这是我的第28篇原创
《如何搭建一个数据仓库》这篇文章被几个大号转载了。有很多朋友留言，说能不能再细细的讲讲3NF、维度模型、宽表模型这几种模型。
最近工作有些忙，今天终于抽出空来好好写一下。
3NF模型
但凡是计算机科学、软件工程、信息技术等专业毕业的同学，大学的时候肯定有一门必修课《数据库原理》，在那本书里就非常详细的剖析了3NF（三范式）。但是那个解释非常晦涩难懂，甚至还有数学论证，摆明了就是不想让人看懂。
其实3NF很容易理解，换一个说法你就明白了。
三范式是数据库建表（类同于excel的sheet页）设计原则，分为第一范式、第二范式、第三范式（这也太简单了吧？），其实还有第四范式、第五范式，不过那都没人用。
- 第一范式：保证列的原子性（每一列都是不重复的，不可再拆分的原子列）；人话翻译：每一列都只说一个事情。
- 第二范式：保证行的原子性（每一行都有唯一的主键，其他字段的值与主键一一对应）；人话翻译：每一行都只说一个事情。
- 第三范式：保证表的原子性（每张表中的数据不会冗余，一旦有冗余字段，就需要拆一张表出来，用外键与主表关联）人话翻译：每张表都只说一个事情。是不是很简单？
详细的解释可以看我之前的文章《抽象真实世界的利器-三范式》，那篇文章讲的透透的。
三范式主要应用在业务数据库中，也就是传说中的OLTP（联机事务处理）。为啥叫联机事务处理这么生涩的名字，我当初也是纳闷了很久。后来我明白了，其实是相对于单机事务处理来的。
以前都是单机版程序，一台电脑完成所有业务流程和数据读写。后来架构分离了，变成C/S、B/S架构，那就必须得好几台机器连在一起，所以叫联机。事务处理好理解，就是业务流程（事务）处理的意思了。
维度模型
维度模型中，一般分为两种：星型模型和雪花模型，再往上就是CUBE。
星型模型
看下图你就知道为啥叫星型模型了，就是抽象出来的样子像一颗星星。
如果你足够仔细，其实就能发现星型模型，乃至于维度模型的秘密。
在维度模型的设计理念中，数据工程师把所有的业务操作抽象成两类：
- 一类是业务操作时，需要的一些基础信息，也就是事实发生的前提。比如商品列表、商家信息等；
- 一类是业务操作结果的记录，也就是当时事实的记录结果，所以叫事实，对应的表就叫事实表。比如上图中的订单事实表，就是记录了当时这个订单发生的所有事实，比如你买了几个东西，多少钱等。
这两类信息必须关联起来，才能形成完整的交易链条。这两类信息画成图，就是中间是事实表，四周是维表，中间用代码连接。整个形状像是一个星星一样，所以叫星型模型。
雪花模型
我朋友圈里全是聪明人，所以不看图你也应该能猜到，雪花模型为啥叫这个名字了。是的，没错！就是因为形状像雪花。
逻辑跟星型模型是一样的，事实表、维度表。
在关系型数据库中，那时候存储还比较贵，磁盘很小，所以每一份数据都要尽量少存一些，所以当时会严格按照三范式的要求，把每一个属性都单独抽成表。以全国的三级行政区划表为例，如果是一张表，三个列，就是省代码、省名称、市代码、市名称、县代码、县名称，省代码和省名称会重复非常多次。拆成三张表，就是一张省表、一张市表、一张县表，省表里有三十几条数据，市表里几百条数据；县表里就几千条数据。
另外一个好处就是表间关系就非常清晰，看到雪花模型图，一眼就能看明白整个架构有哪些内容，各自的关系是怎样的。
星系模型
雪花模型还有一个变种，叫做星系模型（星座模型），其实就是多个雪花模型连在一起。
如上表所示，上下是订单和营销两个雪花模型，两片雪花通过两个事实表连接在一起，形成一个星系。另外，在星系中还会对每个雪花中相同的维度进行抽象，比如地区维度，这时候星系就会很复杂，上图中为了保持简洁，并没有体现这种情况。
CUBE模型
之所以叫cube，就是因为抽象出来就像一个魔方-magic cube。
这个形象倒是很形象，但是很多人依然看不明白。你这个CUBE跟上面的维度模型貌似没啥区别啊，就是把每个维度中的值给罗列出来了而已。这类图最坑的地方就是只告诉你cube的维度了，没告诉大家事实在哪里，所以大家都糊里糊涂的。
这么写一下你就明白了。我们可以通过类目、订单状态和月份三个维度，去看订单量、订单金额的统计结果。减少一个维度，就是上卷，增加一个维度就是下钻。就这么简单。
所以理解cube，你可以取个巧：CUBE模型其实就是多维模型的存储结构。在kylin这类预计算的MOLAP产品中，资料稍微详细、易懂一些。kylin会把每个组合方式计算一遍，然后存储下来。在查询的时候，kylin直接读取预计算的结果就好了，所以速度非常快，但是非常占存储。为了减少存储，kylin提供了剪枝的功能，就是把不常要的某个分支给删掉。
以上图为例，一个类目+订单状态+月份的cube，其实会生成0维1张表，1维3*1=3张表，2维C32=(3*2)/(2*1)=3张表（3张表，两两组合），3维1张表，总共8张表。这才3个维啊！我们现在动辄几十个维度，这个存储你可想而知了。
宽表模型
前面讲过三范式。严格按照三范式的规则设计出来的表就是窄表，每张表只说一件事情，如果顺带说了其他事情，就要拆表。相对于窄表来说，一张表中说了好几个事情，好几个概念，就是宽表了。宽表其实就是三范式的退化。宽表在关系型数据库中是异类，但是在NoSQL数据库中大行其道。
上图就是用三个窄表解决了订单业务数据存储。优点是关系非常清晰，一眼能看明白实体以及之间的关系。
上表就是一张大宽表，冗余了卖家和买家的信息。对开发、数据分析师非常友好，不用join，直接拖数据就好了。
建模方法总结
从星型到雪花到星系到CUBE，最后到宽表，面对的业务越来越多，关系越来越复杂，数据量也越来越多。在关系型数据库为数仓载体的时候，我们尽可能的保证实体与关系之间的清晰逻辑。
但是在NoSQL环境中，分布式数据库JOIN的代价比较大，另外呢，现在的存储也非常便宜。所以星系模型是废了，雪花模型已经基本不用了；星型模型和CUBE在一些情况还在用；加上现在对效率的要求越来越高，所以数据仓库靠上的两层，基本都是直接建大宽表，导致现在很多人就知道宽表，而不知道其他模型了。
但是，这个世界始终还是底层规则决定上层逻辑。对于底层规则吃的越透，上层逻辑就越容易理解。
以上，与诸位共勉！
