Проектирование базы данных — процесс создания схемы базы данных и определения необходимых ограничений целостности.

Основные задачи проектирования баз данных Основные задачи: Обеспечение хранения в БД всей необходимой информации. Обеспечение возможности получения данных по всем необходимым запросам. Сокращение избыточности и дублирования данных. Обеспечение целостности базы данных.

Основные этапы проектирования баз данных

Концептуальное (инфологическое) проектирование

Концептуальное (инфологическое) проектирование — построение семантической модели предметной области, то есть информационной модели наиболее высокого уровня абстракции. Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБД и модель данных. Термины «семантическая модель», «концептуальная модель» и «инфологическая модель» являются синонимами. Кроме того, в этом контексте равноправно могут использоваться слова «модель базы данных» и «модель предметной области» (например, «концептуальная модель базы данных» и «концептуальная модель предметной области»), поскольку такая модель является как образом реальности, так и образом проектируемой базы данных для этой реальности.

Конкретный вид и содержание концептуальной модели базы данных определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические нотации, подобные ER-диаграммам.

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя: описание информационных объектов или понятий предметной области и связей между ними. описание ограничений целостности, то есть требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

Логическое (даталогическое) проектирование

Логическое (даталогическое) проектирование — создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных, например, реляционной модели данных. Для реляционной модели данных даталогическая модель — набор схем отношений, обычно с указанием первичных ключей, а также «связей» между отношениями, представляющих собой внешние ключи.

Преобразование концептуальной модели в логическую модель, как правило, осуществляется по формальным правилам. Этот этап может быть в значительной степени автоматизирован.

На этапе логического проектирования учитывается специфика конкретной модели данных, но может не учитываться специфика конкретной СУБД.

Физическое проектирование Физическое проектирование — создание схемы базы данных для конкретной СУБД. Специфика конкретной СУБД может включать в себя ограничения на именование объектов базы данных, ограничения на поддерживаемые типы данных и т. п. Кроме того, специфика конкретной СУБД при физическом проектировании включает выбор решений, связанных с физической средой хранения данных (выбор методов управления дисковой памятью, разделение БД по файлам и устройствам, методов доступа к данным), создание индексов и т. д.

Результатом физического проектирования логической схемы выше на языке SQL может являться следующий скрипт: CREATE TABLE IF NOT EXISTS Department ( -- Факультет id INT NOT NULL, name VARCHAR(45), PRIMARY KEY (id) );

CREATE TABLE IF NOT EXISTS Group ( id INT NOT NULL, name VARCHAR(45) , depart_id INT NOT NULL, UNIQUE INDEX depart_id_UNIQUE (depart_id ASC), PRIMARY KEY (id, depart_id), CONSTRAINT depart_fk FOREIGN KEY (depart_id) REFERENCES Department (id) );

CREATE TABLE IF NOT EXISTS Student ( first_name VARCHAR(16) NOT NULL, last_name VARCHAR(45) NOT NULL, email VARCHAR(255), group_id INT NOT NULL, PRIMARY KEY (last_name, first_name, group_id), INDEX group_fk_idx (group_id ASC), CONSTRAINT group_fk FOREIGN KEY (group_id) REFERENCES Group (id) );

Нормализация

При проектировании реляционных баз данных обычно выполняется так называемая нормализация.

Модели «сущность-связь»

Модель «сущность-связь» (), или ER-модель, предложенная П. Ченом в 1976 г., является наиболее известным представителем класса семантических (концептуальных, инфологических) моделей предметной области. ER-модель обычно представляется в графической форме, с использованием оригинальной нотации П. Чена, называемой ER-диаграмма, либо с использованием других графических нотаций (Crow’s Foot, Information Engineering и др.).

Основные преимущества ER-моделей: наглядность; модели позволяют проектировать базы данных с большим количеством объектов и атрибутов; ER-модели реализованы во многих системах автоматизированного проектирования баз данных (например, ERWin).

Основные элементы ER-моделей: объекты (сущности); атрибуты объектов; связи между объектами. Сущность — объект предметной области, имеющий атрибуты.

Связь между сущностями характеризуется: типом связи (1:1, 1:N, N:М); классом принадлежности. Класс может быть обязательным и необязательным. Если каждый экземпляр сущности участвует в связи, то класс принадлежности — обязательный, иначе — необязательный.

Семантические модели Семантическая модель (концептуальная модель, инфологическая модель) — модель предметной области, предназначенная для представления семантики предметной области на самом высоком уровне абстракции. Это означает, что устранена или минимизирована необходимость использовать понятия «низкого уровня», связанные со спецификой физического представления и хранения данных.

Семантическое моделирование стало предметом интенсивных исследований с конца 1970-х годов. Основным побудительным мотивом подобных исследований (то есть проблемой, которую пытались разрешить исследователи) был следующий факт. Дело в том, что системы баз данных обычно обладают весьма ограниченными сведениями о смысле хранящихся в них данных. Чаще всего они позволяют лишь манипулировать данными определенных простых типов и определяют некоторые простейшие ограничения целостности, наложенные на эти данные. Любая более сложная интерпретация возлагается на пользователя. Однако было бы замечательно, если бы системы могли обладать немного более широким объемом сведений и несколько интеллектуальнее отвечать на запросы пользователя, а также поддерживать более сложные (то есть более высокоуровневые) интерфейсы пользователя. […] Идеи семантического моделирования могут быть полезны как средство проектирования базы данных даже при отсутствии их непосредственной поддержки в СУБД.

Наиболее известным представителем класса семантических моделей является модель «сущность-связь» (ER-модель).

Литература

См. также 12 правил Кодда Модель данных Структура данных

Ссылки Модель «сущность-связь» — шаг к единому представлению о данных — Citforum Расширение реляционной модели для лучшего отражения семантики — Citforum Классика баз данных — Citforum

Примечания

Категория:Базы данных