Просмотр кода страницы Проектирование баз данных

'''Проектирование базы данных''' — процесс создания схемы [[База данных|базы данных]] и определения необходимых ограничений [[Целостность базы данных|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 [[Целостность базы данных|целостности базы данных]].

== Основные этапы проектирования баз данных ==

=== Концептуальное (инфологическое) проектирование ===
[[File:Conceptual dbmodel.png|thumb|350px|Пример концептуальной схемы]]
'''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-модель данных#Нотации|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 ===
[[File:Logical dbmodel.png|thumb|400px|Пример логической схемы для реляционной модели данных.]]
'''Логическое (даталогическое) проектирование''' — создание [[схема базы данных|схемы базы данных]] на основе конкретной [[модель данных|модели данных]], например, [[Реляционная модель данных|реляционной модели данных]]. Для реляционной модели данных даталогическая модель — набор схем [[Отношение (реляционная модель)|отношений]], обычно с указанием [[Первичный ключ|первичных ключей]], а также «связей» между отношениями, представляющих собой [[внешний ключ|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 [[схема базы данных|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:
<source lang="sql">
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)
);
</source>

== Нормализация ==
{{main|Нормальная форма}}
При проектировании [[реляционная база данных|реляционных баз данных]] обычно выполняется так называемая нормализация.

== Модели «сущность-связь» ==
{{main|ER-модель данных}}

Модель «[[Сущность (информатика)|сущность]]-связь» ({{lang-en|“Entity-Relationship model”}}), или ER-модель, предложенная П. Ченом<ref>{{Cite web |url=http://citforum.ru/database/classics/chen/ |title=Петер Чен. Модель «сущность-связь» — шаг к единому представлению о данных |access-date=2009-12-28 |archive-date=2009-12-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20091220041532/http://www.citforum.ru/database/classics/chen/ |deadlink=no }}</ref> 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.

{{начало цитаты|источник=Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. — 8-е изд. — М.: «Вильямс», 2006}}
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.<br>
[…]<br>
Идеи семантического моделирования могут быть полезны как средство проектирования базы данных даже при отсутствии их непосредственной поддержки в СУБД.
{{конец цитаты}}

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

== Литература ==
* {{книга
|автор = Дейт К. Дж.
|заглавие = [[Введение в системы баз данных]]
|оригинал = Introduction to Database Systems
|ссылка = 
|издание = 8-е изд
|место =  М.
|издательство = [[Вильямс (издательство)|«Вильямс»]]
|год = 2006
|страниц = 1328
|isbn = 0-321-19784-4
}}
* {{книга
|автор = Когаловский М.Р.
|заглавие = Перспективные технологии информационных систем
|оригинал = 
|ссылка = 
|издание = 
|место =  М.
|издательство = ДМК Пресс; Компания АйТи
|год = 2003
|страниц = 288
|isbn = 5-279-02276-4
}}
* {{книга
|автор = Когаловский М.Р.
|заглавие = Энциклопедия технологий баз данных
|оригинал = 
|ссылка = 
|издание = 
|место =  М.
|издательство = [[Финансы и статистика]]
|год = 2002
|страниц = 800 
|isbn = 5-279-02276-4
}}
* {{книга
|автор = Кузнецов С. Д.
|заглавие = Основы баз данных
|оригинал = 
|ссылка = 
|издание = 2-е изд
|место =  М.
|издательство = Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний 
|год = 2007
|страниц = 484
|isbn = 978-5-94774-736-2
}}
* {{книга
|автор = Коннолли Т., Бегг К.
|заглавие = Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика
|оригинал = Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation, and Management
|ссылка = 
|издание = 3-е изд
|место =  М.
|издательство = [[Вильямс (издательство)|«Вильямс»]]
|год = 2003
|страниц = 1436
|isbn = 0-201-70857-4
}}
* {{книга
|автор = Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж.
|заглавие = Системы баз данных. Полный курс
|оригинал = 
|ссылка = 
|издание = 
|место =  М.
|издательство = [[Вильямс (издательство)|«Вильямс»]]
|год = 2003
|страниц = 1088
|isbn = 5-8459-0384-X
}}

== См. также ==
* [[12 правил Кодда]]
* [[Модель данных]]
* [[Структура данных]]

== Ссылки ==
* [http://www.citforum.ru/database/classics/chen/ Модель «сущность-связь» — шаг к единому представлению о данных — Citforum]
* [http://www.citforum.ru/database/classics/codd_2/ Расширение реляционной модели для лучшего отражения семантики — Citforum]
* [http://www.citforum.ru/database/classics/ Классика баз данных — Citforum]

== Примечания ==
{{Примечания}}

{{Databases}}

[[Категория:Базы данных]]