[[201069]]

據(jù)架構(gòu)是一系列決定收集哪些數(shù)據(jù)，如何在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中使用、處理和存儲數(shù)據(jù)的規(guī)則、策略以及模型。例如，數(shù)據(jù)集成是依賴于數(shù)據(jù)架構(gòu)用于集成過程中的指令。如果沒有從編程范式轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)架構(gòu)范式，現(xiàn)代計算機將會變得更加笨拙遲鈍。

對于早期的計算機，創(chuàng)建過分簡單化的程序是為了處理特定類型的計算機問題，甚至沒有考慮過數(shù)據(jù)集成的概念，每個程序之間都是單獨分開的。二十世紀四十年代至七十年代，程序處理是最主要的問題，有關(guān)建立數(shù)據(jù)架構(gòu)的問題根本考慮得少之又少，甚至不在考慮的范圍之內(nèi)。程序員致力于讓計算機通過執(zhí)行特定的操作，以支持組織的短期目標(biāo)。只有定義為“程序需要”的數(shù)據(jù)被使用，計算機才不會被用于長期的數(shù)據(jù)存儲，恢復(fù)數(shù)據(jù)需要能夠編寫、檢索特定信息的程序，而這相當(dāng)耗費時間和金錢。

編程范式轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫架構(gòu)范式

1970年，Edgar F. Codd公開發(fā)表題為“大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型”的論文，文中提到了組織起數(shù)據(jù)的相關(guān)步驟，Codd的理論基于運用于集合論里面的數(shù)學(xué)運算，結(jié)合了一列規(guī)則，以確保數(shù)據(jù)被存儲在最小冗余里。他的方法成功的創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，簡化了計算機的效能。在Codd的理論之前，COBOL程序和大多數(shù)其他的程序都是按等級排列的，這樣的排列使得搜索有必要從總類別開始，然后再逐漸縮小搜索類別。而Codd提供的相關(guān)途徑則允許用戶更加有序、有效地利用二維表儲存數(shù)據(jù)。(Codd 稱之為“關(guān)系法”)

1976年，在麻省理工學(xué)院工作的Peter Chen發(fā)表題為“實體-關(guān)系模型對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一視圖”的論文，文中介紹了實體/關(guān)系建模，也就是今天被廣泛熟知的“數(shù)據(jù)建模”。他以圖表的形式生動形象地呈現(xiàn)了數(shù)據(jù)架構(gòu)，兩年后，Oracle宣布推出首款涉及業(yè)務(wù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)。

以計算機為工具工作的人們開始意識到數(shù)據(jù)架構(gòu)比程序架構(gòu)更加靠譜。它的穩(wěn)定性源自重新設(shè)計系統(tǒng)的中間部分，并將進程彼此隔離(類似于程序員將程序隔離的方式)，重新設(shè)計的關(guān)鍵在于添加了數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

緩沖區(qū)最初是一個臨時記憶儲存系統(tǒng)，旨在從原始計算機的內(nèi)存中快速移除數(shù)據(jù)，這樣計算機就不會陷入運阻，并能繼續(xù)解決問題。 然后，數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)傳輸?shù)酱蛴C，“慢慢”打印出最新的計算結(jié)果。今天的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的版本是一個由設(shè)備共享的區(qū)域，或者一個程序的進程，它們以不同的速度運行，或者有不同的優(yōu)先級。現(xiàn)代緩沖區(qū)允許每個進程(或設(shè)備)在沒有沖突的情況下運行，與緩存類似，緩沖區(qū)充當(dāng)“中間存儲空間”，但也有助于協(xié)調(diào)不同的活動，而不是簡單地簡化內(nèi)存訪問。

商業(yè)界很快就意識到Edgar F. Codd和Peter Chen的見解的優(yōu)勢，新的數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計顯而易見的比程序結(jié)構(gòu)更快更靈活更穩(wěn)定。此外，他們的見解促使計算機編程社區(qū)發(fā)生了文化上的轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在被認為是遠比程序重要得多。

假設(shè)：數(shù)據(jù)在范式轉(zhuǎn)換中丟失

數(shù)據(jù)架構(gòu)的進化需要消除三個基本的假設(shè)(假設(shè)的定義：一些被認為是理所當(dāng)然的事情;一種缺乏有力證據(jù)的猜測，卻被當(dāng)作事實來看待。)

假設(shè)1：每個程序必須和其他程序隔離開來。這種隔離論導(dǎo)致了程序代碼、數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)條目的重復(fù)。Codd的關(guān)系法解決了不必要的副本麻煩，他的模型將數(shù)據(jù)庫的模架或布局從物理信息存儲中分離出來(成為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的標(biāo)準)。他的關(guān)系模型指出，數(shù)據(jù)不需要存儲在單獨的、孤立的程序中，數(shù)據(jù)條目和程序編碼不需要不必要地復(fù)制。一個單獨的關(guān)系數(shù)據(jù)庫足以用于存儲所有的數(shù)據(jù)，所以，一致性可能(幾乎可以)得到保證，并且也更易于查找錯誤。

假設(shè)2：輸入和輸出是對等的，設(shè)計上應(yīng)該讓他們相匹配。目前，輸出和輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速率有很大差異，這與預(yù)想著兩者以相同速度運行的期望是完全不同的。緩沖區(qū)的使用開啟了實現(xiàn)輸出、輸入的區(qū)別對待，Peter Chen的革新揭示了數(shù)據(jù)創(chuàng)造者和數(shù)據(jù)用戶之間的差異。數(shù)據(jù)用戶通常希望從潛藏在數(shù)據(jù)庫下的不同部分看到大量的信息以作比較，并從中提取最有用的信息。數(shù)據(jù)創(chuàng)造者，從另外一方面來說，則專注于處理數(shù)據(jù)，一次一個進程。數(shù)據(jù)創(chuàng)造者(輸入)和數(shù)據(jù)用戶(輸出)兩者的目的是截然不同的。

假設(shè)3：企業(yè)組織應(yīng)該反應(yīng)在他們的計算機程序里面。隨著緩沖區(qū)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的運用，“程序”這個概念應(yīng)該會逐漸模仿公司的結(jié)構(gòu)，更加靈活的數(shù)據(jù)庫取代了企業(yè)在提供有用結(jié)構(gòu)方面的角色，同時收集和處理信息?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)模型既反映了企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)，也反映了用于實現(xiàn)目標(biāo)的工具。

SQL和數(shù)據(jù)架構(gòu)

Codd的關(guān)系法導(dǎo)致結(jié)構(gòu)化的查詢語言(SQL)，在上世紀八十年代成為了標(biāo)準的查詢語言。關(guān)系數(shù)據(jù)庫變得非常受歡迎，促進了數(shù)據(jù)庫市場的發(fā)展，這反過來又導(dǎo)致了等級數(shù)據(jù)庫模型的沒落。

二十世紀九十年代早期，許多主要的計算機公司仍然專注于程序，試圖銷售昂貴而復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品?；匾运麄兊膭t是新的、更具競爭力的企業(yè)開始發(fā)布工具和軟件(如:Oracle開發(fā)人員、PowerBuilder)用來增強系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)。二十世紀九十年代中期，互聯(lián)網(wǎng)的使用推進了數(shù)據(jù)庫行業(yè)的顯著增長以及計算機的總體銷售情況。

數(shù)據(jù)庫架構(gòu)性的設(shè)計，引領(lǐng)了數(shù)據(jù)管理的蓬勃發(fā)展。企業(yè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了信息本身對公司的價值，二十世紀九十年代以后，諸如“數(shù)據(jù)管理員”、“數(shù)據(jù)庫管理員”的標(biāo)題開始出現(xiàn)。數(shù)據(jù)管理員的職責(zé)在于保證數(shù)據(jù)使用中的高質(zhì)量和完整性。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使創(chuàng)建一個呈現(xiàn)概念模式(某種類型的映射)的數(shù)據(jù)庫成為可能，然后提供數(shù)據(jù)庫的不同透視圖，這是為數(shù)據(jù)創(chuàng)建者和數(shù)據(jù)使用者設(shè)計的。另外，每個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都可以將其物理存儲參數(shù)與列結(jié)構(gòu)和表分開。

NoSQL和數(shù)據(jù)架構(gòu)

NoSQL不是一個程序，它是一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使用的是相當(dāng)簡單的架構(gòu)。在處理大數(shù)據(jù)和不需要關(guān)系模型時，它是很有用的。NoSQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在管理和存儲數(shù)據(jù)的方法和過程中是非常多樣化的。SQL系統(tǒng)在功能方面通常比NoSQL系統(tǒng)具有更大的靈活性，但是缺乏NoSQL系統(tǒng)的可伸縮性。但是，現(xiàn)在有許多商業(yè)軟件包可以結(jié)合“兩個世界的最佳方式”，而且更多的軟件包將會一直進入市場。

最近，一些機構(gòu)組織在DATAVERSITY的文章和訪談中(還有許多其他的可能性)提供了一種數(shù)據(jù)架構(gòu)解決方案，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫中常見的工具來處理大數(shù)據(jù)。Kyvos Insights公司銷售與hadoop存儲系統(tǒng)兼容的軟件，它們的“Hadoop/OLAP ”組合在不同程度上促進了非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理，使得人們可以相對輕松地對大數(shù)據(jù)進行分析。

Hackolade公司也銷售一款軟件包，采用一種用戶友好數(shù)據(jù)模型提供了“高功能”的工具來處理NoSQL。該軟件將NoSQL融合了可視化圖形的簡明性，結(jié)合Hackolade其他工具一起使用，既減少開發(fā)時間，又提高了應(yīng)用程序的質(zhì)量。他們的軟件目前和Couchbase、DynamoDB、MongoDB 模式兼容(他們計劃未來能囊括更多NoSQL數(shù)據(jù)庫)。

RedisLabs將他們的云計算與他們的軟件包Redis Pack結(jié)合在一起，提供另一個架構(gòu)解決方案。Redis Pack和它的云計算提供了三種優(yōu)勢：速度、持久性(保存您的信息)，以及他們提供的數(shù)據(jù)類型的多樣性。從本質(zhì)上來說，Redis是一個“非?？?rdquo;的NoSQL、鍵值數(shù)據(jù)存儲，同時可以充當(dāng)數(shù)據(jù)庫、緩存和消息代理。

Reltio提供服務(wù)。他們已經(jīng)創(chuàng)建了一個云管理平臺，并提供完成處理大數(shù)據(jù)所需的工具和服務(wù)。他們提供研究人員，將來自多個來源的大數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)管理(MDM)合并在一起，并開發(fā)統(tǒng)一的目標(biāo)。Reltio的系統(tǒng)支持多種行業(yè)領(lǐng)域，包括零售、生命科學(xué)、娛樂、醫(yī)療保健和政府。

數(shù)據(jù)架構(gòu)從早期就完全改變了，并且很可能是由于一些新的趨勢，例如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、微服務(wù)、高級分析、機器學(xué)習(xí)和人工智能，以及像Blockchain這樣的新興技術(shù)，將會繼續(xù)改變未來的發(fā)展方向。