การออกแบบฐานข้อมูลในบทช่วยสอน DBMS: เรียนรู้การสร้างแบบจำลองข้อมูล

การออกแบบฐานข้อมูลคืออะไร?

การออกแบบฐานข้อมูลคือชุดกระบวนการที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการออกแบบ พัฒนา นำไปใช้งาน และบำรุงรักษาระบบการจัดการข้อมูลขององค์กร ฐานข้อมูลที่ออกแบบอย่างเหมาะสมนั้นดูแลรักษาง่าย ปรับปรุงความสอดคล้องของข้อมูล และประหยัดค่าใช้จ่ายในแง่ของพื้นที่จัดเก็บข้อมูล นักออกแบบฐานข้อมูลจะตัดสินใจว่าองค์ประกอบข้อมูลมีความสัมพันธ์กันอย่างไร และข้อมูลใดบ้างที่ต้องจัดเก็บ

วัตถุประสงค์หลักของการออกแบบฐานข้อมูลในระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) คือการสร้างแบบจำลองการออกแบบเชิงตรรกะและเชิงกายภาพของระบบฐานข้อมูลที่เสนอ

แบบจำลองเชิงตรรกะมุ่งเน้นไปที่ความต้องการข้อมูลและข้อมูลที่จะจัดเก็บโดยไม่ขึ้นอยู่กับการพิจารณาทางกายภาพ โดยไม่คำนึงว่าข้อมูลจะถูกจัดเก็บอย่างไรหรือจะจัดเก็บไว้ที่ใด

รูปแบบการออกแบบข้อมูลเชิงกายภาพเกี่ยวข้องกับการแปลงการออกแบบเชิงตรรกะของฐานข้อมูลลงบนสื่อทางกายภาพโดยใช้ทรัพยากรฮาร์ดแวร์และระบบซอฟต์แวร์ เช่น ระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS)

เหตุใดการออกแบบฐานข้อมูลจึงมีความสำคัญ?

ช่วยในการสร้างระบบฐานข้อมูลที่มีคุณสมบัติดังนี้:

• ตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งาน
• มีประสิทธิภาพสูง

กระบวนการออกแบบฐานข้อมูลในระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบฐานข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูง

โปรดทราบว่า ความอัจฉริยะของฐานข้อมูลอยู่ที่การออกแบบ การดำเนินการกับข้อมูลโดยใช้ SQL นั้นค่อนข้างง่าย

ประเภทของการออกแบบฐานข้อมูล: แบบจำลองเชิงแนวคิด แบบจำลองเชิงตรรกะ และแบบจำลองเชิงกายภาพ

การออกแบบฐานข้อมูลในระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสามระดับของแบบจำลองข้อมูล แต่ละระดับจะเพิ่มรายละเอียดมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อการออกแบบดำเนินไปจากแนวคิดสู่การนำไปใช้งาน การทำความเข้าใจระดับเหล่านี้จะช่วยให้เข้าใจได้ชัดเจนว่าแบบจำลองเชิงตรรกะและเชิงกายภาพที่อยู่ด้านบนนั้นเหมาะสมกับกระบวนการโดยรวมอย่างไร

• แบบจำลองข้อมูลเชิงแนวคิด – แผนผังระดับสูงที่แสดงโครงสร้างข้อมูลหลักและความสัมพันธ์ระหว่างกัน โดยจะรวบรวมข้อมูลที่ธุรกิจต้องการโดยไม่แสดงรายละเอียดแอตทริบิวต์ คีย์ หรือรายละเอียดใดๆ ของระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) ทำให้แผนผังนี้ไม่ขึ้นอยู่กับซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์
• แบบจำลองข้อมูลเชิงตรรกะ – เป็นการปรับปรุงแบบจำลองเชิงแนวคิดที่กำหนดคุณลักษณะ ประเภทข้อมูล และคีย์สำหรับทุกเอนทิตี โดยใช้การทำให้เป็นมาตรฐานเพื่อขจัดความซ้ำซ้อน แต่ยังคงไม่ขึ้นอยู่กับเอนจินฐานข้อมูลใดๆ โดยเฉพาะ
• แบบจำลองข้อมูลทางกายภาพ – การนำแบบจำลองเชิงตรรกะไปใช้ในแบบเฉพาะของระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) โดยกำหนดตาราง คอลัมน์ ดัชนี และข้อจำกัดต่างๆ ประสิทธิภาพ การจัดเก็บ และรูปแบบการเข้าถึงจะเป็นแนวทางในการตัดสินใจในระดับนี้

การทำงานตามลำดับขั้น ตั้งแต่แนวคิด ตรรกะ ไปจนถึงรูปธรรม จะช่วยให้การออกแบบเป็นระเบียบและลดการแก้ไขงานซ้ำที่อาจมีค่าใช้จ่ายสูงในภายหลัง

วงจรชีวิตการพัฒนาฐานข้อมูล

วงจรชีวิตการพัฒนาฐานข้อมูลประกอบด้วยหลายขั้นตอนที่ต้องปฏิบัติตามเมื่อทำการพัฒนาping ระบบฐานข้อมูล

ขั้นตอนในวงจรชีวิตของการพัฒนาไม่จำเป็นต้องปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัดตามลำดับ

บนระบบฐานข้อมูลขนาดเล็ก กระบวนการออกแบบฐานข้อมูลมักจะง่ายมากและไม่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนมากมาย

เพื่อให้เข้าใจแผนภาพข้างต้นอย่างถ่องแท้ เรามาดูส่วนประกอบแต่ละส่วนที่ระบุไว้ในแต่ละขั้นตอนเพื่อดูภาพรวมของกระบวนการออกแบบกัน DBMS.

การวิเคราะห์ความต้องการ

• การวางแผน – ขั้นตอนนี้ของการออกแบบฐานข้อมูลเกี่ยวข้องกับการวางแผนวงจรชีวิตการพัฒนาฐานข้อมูลทั้งหมด โดยคำนึงถึงกลยุทธ์ด้านระบบสารสนเทศขององค์กรด้วย
• คำจำกัดความของระบบ – ขั้นตอนนี้กำหนดขอบเขตและขอบเขตของระบบฐานข้อมูลที่เสนอ

การออกแบบฐานข้อมูล

• แบบจำลองลอจิก – ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาping แบบจำลองฐานข้อมูลที่สร้างขึ้นตามข้อกำหนด การออกแบบทั้งหมดอยู่บนกระดาษโดยไม่มีการนำไปใช้งานจริงหรือการพิจารณาถึงระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) ใดๆ โดยเฉพาะ
• แบบจำลองทางกายภาพ – ขั้นตอนนี้เป็นการนำแบบจำลองเชิงตรรกะของฐานข้อมูลไปใช้ โดยคำนึงถึงปัจจัยด้านระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS) และการนำไปใช้งานจริง

การดำเนินงาน

• การแปลงข้อมูลและการโหลด – ขั้นตอนนี้ของการออกแบบฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับการนำเข้าและแปลงข้อมูลจากระบบเก่าไปยังฐานข้อมูลใหม่
• การทดสอบ – ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการระบุข้อผิดพลาดในระบบที่เพิ่งนำมาใช้ใหม่ โดยจะตรวจสอบฐานข้อมูลเทียบกับข้อกำหนดต่างๆ

เทคนิคฐานข้อมูลสองประเภท

1. normalization
2. การสร้างแบบจำลอง ER

เรามาศึกษาแต่ละข้อกันทีละข้อ

แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดในการออกแบบฐานข้อมูล

การนำหลักปฏิบัติที่ดีที่ได้รับการยอมรับมาใช้เพียงไม่กี่ข้อ จะช่วยให้การออกแบบฐานข้อมูลมีประสิทธิภาพ สม่ำเสมอ และบำรุงรักษาได้ง่ายเมื่อความต้องการเพิ่มขึ้น

• กำหนดวัตถุประสงค์ก่อน – รวบรวมข้อกำหนดที่ชัดเจนและระบุทุกองค์ประกอบและความสัมพันธ์ให้ชัดเจนก่อนที่จะสร้างตารางใดๆ
• ปรับค่าให้เป็นมาตรฐานเพื่อลดความซ้ำซ้อน – จัดระเบียบข้อมูลที่เกี่ยวข้องเพื่อให้แต่ละข้อเท็จจริงถูกจัดเก็บเพียงครั้งเดียว ซึ่งจะช่วยป้องกันความผิดปกติในการอัปเดตและทำให้ฐานข้อมูลมีความสอดคล้องกัน
• ใช้คีย์หลักที่เสถียร – กำหนดคีย์หลักที่ไม่เปลี่ยนแปลงให้กับทุกตาราง เช่น จำนวนเต็มที่เพิ่มขึ้นอัตโนมัติ แทนที่จะใช้ค่าทางธุรกิจ เช่น ที่อยู่อีเมล
• บังคับใช้ความสัมพันธ์กับคีย์ต่างประเทศ – กำหนดคีย์ต่างประเทศเพื่อปกป้องความสมบูรณ์ของข้อมูลอ้างอิงระหว่างตารางที่เกี่ยวข้องกัน
• ใช้ระบบการตั้งชื่อที่สอดคล้องกัน – เลือกใช้รูปแบบการตั้งชื่อแบบใดแบบหนึ่ง เช่น snake_case แล้วนำไปใช้กับทุกตาราง ทุกคอลัมน์ และทุกคีย์
• วางแผนเพื่อการเติบโตและความมั่นคง – เพิ่มดัชนีสำหรับคำค้นหาที่ใช้บ่อย และพิจารณาเรื่องความสามารถในการขยายขนาดและการควบคุมการเข้าถึงตั้งแต่เนิ่นๆ ในขั้นตอนการออกแบบ

การปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้ตั้งแต่เริ่มต้นจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการปรับโครงสร้างฐานข้อมูลเมื่อฐานข้อมูลเริ่มใช้งานจริง

คำถามที่พบบ่อย