數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)文檔

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)文檔數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)(DatabaseDesign)是指對于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求）。在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫的各類系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。定義數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)(DatabaseDesign)是指根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上，設(shè)計(jì)數(shù)我據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和建立數(shù)據(jù)庫的過程。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要操作系統(tǒng)的支持。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)和建議中的核心技術(shù)。由于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜性，為了支持相關(guān)程序運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)就變得異常復(fù)雜，因此最佳設(shè)計(jì)不可能一蹴而就，而只能是一種“反復(fù)探尋，逐步求精”的過程，也就是規(guī)劃和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象以及這些數(shù)據(jù)對象之間關(guān)系的過程。設(shè)計(jì)步驟需求分析調(diào)查和分析用戶的業(yè)務(wù)活動和數(shù)據(jù)的使用情況，弄清所用數(shù)據(jù)的種類、范圍、數(shù)量以及它們在業(yè)務(wù)活動中交流的情況，確定用戶對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的使用要求和各種約束條件等，形成用戶需求規(guī)約。概念設(shè)計(jì)對用戶要求描述的現(xiàn)實(shí)世界(應(yīng)用范圍，如：學(xué)校，商場等)，通過對其中諸處的分類、聚集和概括，建立抽象的概念數(shù)據(jù)模型。這個(gè)概念模型應(yīng)反映現(xiàn)實(shí)世界各部門的信息結(jié)構(gòu)、信息流動情況、信息間的互相制約關(guān)系以及各部門對信息儲存、查詢和加工的要求等。所建立的模型應(yīng)避開數(shù)據(jù)庫在計(jì)算機(jī)上的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，用一種抽象的形式表示出來。以擴(kuò)充的實(shí)體—（E-R模型）聯(lián)系模型方法為例，第一步先明確現(xiàn)實(shí)世界各部門所含的各種實(shí)體及其屬性、實(shí)體間的聯(lián)系以及對信息的制約條件等，從而給出各部門內(nèi)所用信息的局部描述(在數(shù)據(jù)庫中稱為用戶的局部視圖)。第二步再將前面得到的多個(gè)用戶的局部視圖集成為一個(gè)全局視圖，即用戶要描述的現(xiàn)實(shí)世界的概念數(shù)據(jù)模型。邏輯設(shè)計(jì)主要工作是將現(xiàn)實(shí)世界的概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)庫的一種邏輯模式，即適應(yīng)于某種特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的邏輯數(shù)據(jù)模式。與此同時(shí)，可能還需為各種數(shù)據(jù)處理應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯子模式。這一步設(shè)計(jì)的結(jié)果就是所謂“邏輯數(shù)據(jù)庫”。\o"查看圖片"oa工作流數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)根據(jù)特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提供的多種存儲結(jié)構(gòu)和存取方法等依賴于具體計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)物理設(shè)計(jì)措施，對具體的應(yīng)用任務(wù)選定最合適的物理存儲結(jié)構(gòu)(包括文件類型、索引結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的存放次序與位邏輯等)、存取方法和存取路徑等。這一步設(shè)計(jì)的結(jié)果就是所謂“物理數(shù)據(jù)庫”。驗(yàn)證設(shè)計(jì)在上述設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，收集數(shù)據(jù)并具體建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行一些典型的應(yīng)用任務(wù)來驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的正確性和合理性。一般，一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程往往需要經(jīng)過多次循環(huán)反復(fù)。當(dāng)設(shè)計(jì)的某步發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，可能就需要返回到前面去進(jìn)行修改。因此，在做上述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮到今后修改設(shè)計(jì)的可能性和方便性。運(yùn)行與維護(hù)設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正式投入運(yùn)行的過程中，必須不斷地對其進(jìn)行\(zhòng)o"查看圖片"數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟評調(diào)整與修改。至今，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的很多工作仍需要人工來做，除了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已有一套較完整的數(shù)據(jù)范式理論可用來部分地指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)之外，尚缺乏一套完善的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論、方法和工具，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的自動化或交互式的半自動化設(shè)計(jì)。所以數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)今后的研究發(fā)展方向是研究數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論，尋求能夠更有效地表達(dá)語義關(guān)系的數(shù)據(jù)模型，為各階段的設(shè)計(jì)提供自動或半自動的設(shè)計(jì)工具和集成化的開發(fā)環(huán)境，使數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)更加工程化、更加規(guī)范化和更加方便易行，使得在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)軟件工程的先進(jìn)思想和方法。設(shè)計(jì)方法手工試湊法設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平有直接關(guān)系缺乏科學(xué)理論和工程方法的支持，工程的質(zhì)量難以保證數(shù)據(jù)庫運(yùn)行一段時(shí)間后常常又不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護(hù)代價(jià)規(guī)范設(shè)計(jì)法基本思想：過程迭代和逐步求精典型方法：(1)新奧爾良（NewOrleans）方法：將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段S.B.Yao方法：將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為五個(gè)步驟I.R.Palmer方法：把數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)當(dāng)成一步接一步的過程(2)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ORACLE

Designer2000SYBASE

PowerDesigner各級模式的形成過程1.需求分析階段：綜合各個(gè)用戶的應(yīng)用需求2.概念設(shè)計(jì)階段：形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個(gè)DBMS產(chǎn)品的概念模式(E-R圖)3.邏輯設(shè)計(jì)階段：首先將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式；然后根據(jù)用戶處理的要求、安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖(View)，形成數(shù)據(jù)的外模式4.物理設(shè)計(jì)階段：根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技巧設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫之前（需求分析階段）1)理解客戶需求，詢問用戶如何看待未來需求變化。讓客戶解釋其需求，而且隨著開發(fā)的繼續(xù)，還要經(jīng)常詢問客戶保證其需求仍然在開發(fā)的目的之中。2)了解企業(yè)業(yè)務(wù)可以在以后的開發(fā)階段節(jié)約大量的時(shí)間。3)重視輸入輸出。在定義數(shù)據(jù)庫表和字段需求（輸入）時(shí)，首先應(yīng)檢查現(xiàn)有的或者已經(jīng)設(shè)計(jì)出的報(bào)表、查詢和視圖（輸出）以決定為了支持這些輸出哪些是必要的表和字段。舉例：假如客戶需要一個(gè)報(bào)表按照郵政編碼排序、分段和求和，你要保證其中包括了單獨(dú)的郵政編碼字段而不要把郵政編碼糅進(jìn)地址字段里。4)創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典和ER圖表ER圖表和數(shù)據(jù)字典可以讓任何了解數(shù)據(jù)庫的人都明確如何從數(shù)據(jù)庫中獲得數(shù)據(jù)。ER圖對表明表之間關(guān)系很有用，而數(shù)據(jù)字典則說明了每個(gè)字段的用途以及任何可能存在的別名。對SQL

表達(dá)式的文檔化來說這是完全必要的。5)定義標(biāo)準(zhǔn)的對象命名規(guī)范數(shù)據(jù)庫各種對象的命名必須規(guī)范。表和字段的設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)）表設(shè)計(jì)原則1)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化有助于消除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)冗余。標(biāo)準(zhǔn)化有好幾種形式，但ThirdNormalForm（3NF）通常被認(rèn)為在性能、擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)完整性方面達(dá)到了最好平衡。簡單來說，遵守3NF標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫的表設(shè)計(jì)原則是：“OneFactinOnePlace”即某個(gè)表只包括其本身基本的屬性，當(dāng)不是它們本身所具有的屬性時(shí)需進(jìn)行分解。表之間的關(guān)系通過外鍵相連接。它具有以下特點(diǎn)：有一組表專門存放通過鍵連接起來的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。舉例：某個(gè)存放客戶及其有關(guān)定單的3NF數(shù)據(jù)庫就可能有兩個(gè)表：Customer和Order。Order表不包含定單關(guān)聯(lián)客戶的任何信息，但表內(nèi)會存放一個(gè)鍵值，該鍵指向Customer表里包含該客戶信息的那一行。事實(shí)上，為了效率的緣故，對表不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化有時(shí)也是必要的。舉例：在網(wǎng)頁等游戲數(shù)據(jù)庫中，為了效率會把數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)成一張很大的表。當(dāng)然為了使數(shù)據(jù)庫效率更高，會做數(shù)據(jù)庫集群等配置。2)數(shù)據(jù)驅(qū)動采用數(shù)據(jù)驅(qū)動而非硬編碼的方式，許多策略變更和維護(hù)都會方便得多，大大增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。舉例，假如用戶界面要訪問外部數(shù)據(jù)源（文件、XML文檔、其他數(shù)據(jù)庫等），不妨把相應(yīng)的連接和路徑信息存儲在用戶界面支持表里。還有，如果用戶界面執(zhí)行工作流之類的任務(wù)（發(fā)送郵件、打印信箋、修改記錄狀態(tài)等），那么產(chǎn)生工作流的數(shù)據(jù)也可以存放在數(shù)據(jù)庫里。角色權(quán)限管理也可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動來完成。事實(shí)上，如果過程是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，你就可以把相當(dāng)大的責(zé)任推給用戶，由用戶來維護(hù)自己的工作流過程。3)考慮各種變化在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的時(shí)候考慮到哪些數(shù)據(jù)字段將來可能會發(fā)生變更。舉例，姓氏就是如此（注意是西方人的姓氏，比如女性結(jié)婚后從夫姓等）。所以，在建立系統(tǒng)存儲客戶信息時(shí)，在單獨(dú)的一個(gè)數(shù)據(jù)表里存儲姓氏字段，而且還附加起始日和終止日等字段，這樣就可以跟蹤這一數(shù)據(jù)條目的變化。4)每個(gè)表中都應(yīng)該添加的3個(gè)有用的字段dRecordCreationDate，在VB下默認(rèn)是Now()，而在SQLServer·下默認(rèn)為GETDATE()sRecordCreator，在SQLServer下默認(rèn)為NOTNULLDEFAULT·USERnRecordVersion，記錄的版本標(biāo)記；有助于準(zhǔn)確說明記錄中出現(xiàn)null數(shù)據(jù)或者丟失數(shù)據(jù)的原因·5)對地址和電話采用多個(gè)字段描述街道地址就短短一行記錄是不夠的。Address_Line1、Address_Line2和Address_Line3可以提供更大的靈活性。還有，電話號碼和郵件地址最好擁有自己的數(shù)據(jù)表，其間具有自身的類型和標(biāo)記類別。6)使用角色實(shí)體定義屬于某類別的列在需要對屬于特定類別或者具有特定角色的事物做定義時(shí)，可以用角色實(shí)體來創(chuàng)建特定的時(shí)間關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而可以實(shí)現(xiàn)自我文檔化。舉例：用PERSON實(shí)體和PERSON_TYPE實(shí)體來描述人員。比方說，當(dāng)JohnSmith,Engineer提升為JohnSmith,Director乃至最后爬到JohnSmith,CIO的高位，而所有你要做的不過是改變兩個(gè)表PERSON和PERSON_TYPE之間關(guān)系的鍵值，同時(shí)增加一個(gè)日期/時(shí)間字段來知道變化是何時(shí)發(fā)生的。這樣，你的PERSON_TYPE表就包含了所有PERSON的可能類型，比如Associate、Engineer、Director、CIO或者CEO等。還有個(gè)替代辦法就是改變PERSON記錄來反映新頭銜的變化，不過這樣一來在時(shí)間上無法跟蹤個(gè)人所處位置的具體時(shí)間。7)選擇數(shù)字類型和文本類型盡量充足在SQL中使用smallint和tinyint類型要特別小心。比如，假如想看看月銷售總額，總額字段類型是smallint，那么，如果總額超過了$32,767就不能進(jìn)行計(jì)算操作了。而ID類型的文本字段，比如客戶ID或定單號等等都應(yīng)該設(shè)置得比一般想象更大。假設(shè)客戶ID為10位數(shù)長。那你應(yīng)該把數(shù)據(jù)庫表字段的長度設(shè)為12或者13個(gè)字符長。但這額外占據(jù)的空間卻無需將來重構(gòu)整個(gè)數(shù)據(jù)庫就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫規(guī)模的增長了。8)增加刪除標(biāo)記字段在表中包含一個(gè)“刪除標(biāo)記”字段，這樣就可以把行標(biāo)記為刪除。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫里不要單獨(dú)刪除某一行；最好采用清除數(shù)據(jù)程序而且要仔細(xì)維護(hù)索引整體性。選擇鍵和索引（數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)）鍵選擇原則：1)鍵設(shè)計(jì)4原則為關(guān)聯(lián)字段創(chuàng)建外鍵。所有的鍵都必須唯一。避免使用復(fù)合鍵。外鍵總是關(guān)聯(lián)唯一的鍵字段。2)使用系統(tǒng)生成的主鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的時(shí)候采用系統(tǒng)生成的鍵作為主鍵，那么實(shí)際控制了數(shù)據(jù)庫的索引完整性。這樣，數(shù)據(jù)庫和非人工機(jī)制就有效地控制了對存儲數(shù)據(jù)中每一行的訪問。采用系統(tǒng)生成鍵作為主鍵還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)擁有一致的鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，(不讓主鍵具有可更新性)在確定采用什么字段作為表的鍵的時(shí)候，可一定要小心用戶將要編輯的字段。通常的情況下不要選擇用戶可編輯的字段作為鍵。4)可選鍵有時(shí)可做主鍵把可選鍵進(jìn)一步用做主鍵，可以擁有建立強(qiáng)大索引的能力。索引使用原則：索引是從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)的最高效方式之一。95%的數(shù)據(jù)庫性能問題都可以采用索引技術(shù)得到解決。1)邏輯主鍵使用唯一的成組索引，對系統(tǒng)鍵（作為存儲過程）采用唯一的非成組索引，對任何外鍵列采用非成組索引?？紤]數(shù)據(jù)庫的空間有多大，表如何進(jìn)行訪問，還有這些訪問是否主要用作讀寫。2)大多數(shù)數(shù)據(jù)庫都索引自動創(chuàng)建的主鍵字段，但是可別忘了索引外鍵，它們也是經(jīng)常使用的鍵，比如運(yùn)行查詢顯示主表和所有關(guān)聯(lián)表的某條記錄就用得上。3)不要索引memo/note字段，不要索引大型字段（有很多字符），這樣作會讓索引占用太多的存儲空間。4)不要索引常用的小型表不要為小型數(shù)據(jù)表設(shè)置任何鍵，假如它們經(jīng)常有插入和刪除操作就更別這樣作了。對這些插入和刪除操作的索引維護(hù)可能比掃描表空間消耗更多的時(shí)間。數(shù)據(jù)完整性設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)）1)完整性實(shí)現(xiàn)機(jī)制：實(shí)體完整性：主鍵參照完整性：父表中刪除數(shù)據(jù)：級聯(lián)刪除；受限刪除；置空值父表中插入數(shù)據(jù)：受限插入；遞歸插入父表中更新數(shù)據(jù)：級聯(lián)更新；受限更新；置空值DBMS對參照完整性可以有兩種方法實(shí)現(xiàn)：外鍵實(shí)現(xiàn)機(jī)制（約束規(guī)則）和觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)機(jī)制用戶定義完整性：NOTNULL；CHECK；觸發(fā)器2)用約束而非商務(wù)規(guī)則強(qiáng)制數(shù)據(jù)完整性采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性。這不但包括通過標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)的完整性而且還包括數(shù)據(jù)的功能性。在寫數(shù)據(jù)的時(shí)候還可以增加觸發(fā)器來保證數(shù)據(jù)的正確性。不要依賴于商務(wù)層保證數(shù)據(jù)完整性；它不能保證表之間（外鍵）的完整性所以不能強(qiáng)加于其他完整性規(guī)則之上。3)強(qiáng)制指示完整性在有害數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫之前將其剔除。激活數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的指示完整性特性。這樣可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的清潔而能迫使開發(fā)人員投入更多的時(shí)間處理錯(cuò)誤條件。4)使用查找控制數(shù)據(jù)完整性控制數(shù)據(jù)完整性的最佳方式就是限制用戶的選擇。只要有可能都應(yīng)該提供給用戶一個(gè)清晰的價(jià)值列表供其選擇。這樣將減少鍵入代碼的錯(cuò)誤和誤解同時(shí)提供數(shù)據(jù)的一致性。某些公共數(shù)據(jù)特別適合查找：國家代碼、狀態(tài)代碼等。5)采用視圖為了在數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序代碼之間提供另一層抽象，可以為應(yīng)用程序建立專門的視圖而不必非要應(yīng)用程序直接訪問數(shù)據(jù)表。這樣做還等于在處理數(shù)據(jù)庫變更時(shí)給你提供了更多的自由。其他設(shè)計(jì)技巧1)避免使用觸發(fā)器觸發(fā)器的功能通?？梢杂闷渌绞綄?shí)現(xiàn)。在調(diào)試程序時(shí)觸發(fā)器可能成為干擾。假如你確實(shí)需要采用觸發(fā)器，你最好集中對它文檔化。2)使用常用英語（或者其他任何語言）而不要使用編碼在創(chuàng)建下拉菜單、列表、報(bào)表時(shí)最好按照英語名排序。