这是一个非常好的问题,因为它触及了数据仓库建模的核心设计决策。简单直接的回答是:
绝大多数公司在大数据项目中更偏向于使用“星座模型”(Galaxy Schema),因为它本质上是多个星型模型的组合,兼具灵活性和性能,是构建企业级数据仓库(EDW)和数据平台最常用、最实用的模型。
下面我将详细解释为什么,并对比这三种模型的优缺点和适用场景。
1. 三种模型的核心概念
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星型模型(Star Schema):
- 结构:一个中心的事实表(Fact Table),周围环绕着多个维度表(Dimension Table)。维度表直接与事实表相连,没有进一步的规范化。
- 特点:非规范化(Denormalized),结构简单,像一颗星星。
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雪花模型(Snowflake Schema):
- 结构:是星型模型的规范化版本。维度表被拆分成多个相关的子维度表,形成树状分支结构。
- 特点:规范化(Normalized),减少了数据冗余,但结构更复杂。
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星座模型(Galaxy Schema / Fact Constellation):
- 结构:多个事实表共享多个维度表。你可以把它理解为多个星型模型通过共享的维度表(称为“一致维度”)连接在一起,形成了一个星座网络。
- 特点:是星型和雪花的结合与扩展,支持更复杂的业务分析需求。
2. 为什么星座模型成为主流选择?
星座模型之所以受到大多数公司的青睐,并非因为它完美无缺,而是因为它在性能、灵活性和可维护性之间取得了最佳平衡,完美契合了企业复杂的分析需求。
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支持复杂的业务逻辑和跨主题分析
- 现代企业需要分析的不是单一业务过程。例如,电商公司需要同时分析“销售”、“库存”、“物流”、“用户行为”等多个主题域。
- 星座模型允许为“销售”创建一个星型模型(事实表:销售记录),为“库存”创建另一个星型模型(事实表:库存快照)。这两个模型可以共享“日期”、“产品”、“仓库”等维度表。这使得跨主题分析(如“分析畅销品与库存周转率的关系”)变得非常高效和直接。
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重用一致维度,保证数据一致性
- 这是星座模型的核心优势。共享的维度被称为“一致维度”(Conformed Dimension)。
- 这意味着在整个企业数据仓库中,“产品”的定义、ID和属性在所有事实表中都是一致的。这解决了数据孤岛问题,确保了“单一事实来源”,使得不同团队的分析结果可以相互比对和集成。
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在性能和复杂度之间取得平衡
- 性能:针对单个业务过程的查询,其性能与星型模型无异(因为每个子模型本身就是一个星型)。针对跨事实表的联合查询,性能也优于完全规范化的雪花模型,因为不需要连接多层表。
- 复杂度:虽然比单一的星型模型复杂,但远优于全局性的雪花模型。它的复杂度是模块化的,更容易管理和扩展。
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易于理解和扩展
- 对于数据分析师和业务人员来说,理解单个星型模型非常简单。星座模型只是将多个简单的星型模型组合起来,逻辑依然清晰。
- 当业务增加新的分析需求时,只需要增加新的事实表或扩展现有的维度表即可,而无需推翻重来,扩展性极佳。
3. 对比总结与公司选择倾向
| 模型 | 优点 | 缺点 | 适用场景 | 公司倾向 |
|---|---|---|---|---|
| 星型模型 | 查询简单、性能极高、易于理解和构建 | 数据冗余、灵活性差,难以支持复杂业务 | 部门级数据集市(Data Mart),特定的、简单的分析场景 | 较少作为企业级核心模型,常作为星座的一部分 |
| 雪花模型 | 减少数据冗余、节省存储、符合范式理论 | 查询复杂、性能较低(需要多表连接)、难以理解 | 对数据存储空间极其敏感的场景;某些OLTP系统过渡到数据仓库的中间形态 | 使用较少。在大数据领域,存储成本远低于计算成本,牺牲性能省存储不划算 |
| 星座模型 | 灵活性高、支持复杂分析、保证数据一致性、性能和扩展性俱佳 | 设计难度最大、需要良好的全局规划和维度管理 | 企业级数据仓库(EDW)、大数据平台、数据湖库(Lakehouse)的核心模型 | 绝对的主流和首选,尤其是中大型公司 |
4. 补充说明:现代大数据技术的影响
现代大数据技术(如Hadoop, Spark, Presto/Trino, Hive, ClickHouse等)进一步强化了星座模型的地位:
- 存储成本低廉:使得星型模型的“数据冗余”缺点变得无关紧要。
- 计算能力强大:但即便如此,减少不必要的连接仍然是提升性能的关键原则。星座模型通过共享维度表,最大限度地减少了跨模型分析时所需的连接次数。
- 维度建模理论成熟:Kimball的维度建模方法论(其核心产出就是星座模型)经历了数十年考验,被证明是面向分析的最佳实践。
结论
对于大多数公司,尤其是业务复杂的中大型企业,在大数据项目中通常会遵循以下路径:
- 采用星座模型作为整个数据仓库的顶层逻辑模型。
- 其中的每个业务主题或数据域内部采用星型模型进行构建。
- 通过设计和管理一致维度(如日期、客户、产品等),将这些星型模型整合成一个大星座。
因此,虽然你问的是三种模型,但公司的选择并不是非此即彼。星座模型实际上是星型模型在企业级应用中的必然演进结果,它吸收了星型的性能优势,并通过共享维度解决了企业级集成问题,从而成为了业界事实上的标准。
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