01.10.2024 старт набору нової групи на курс Enterprise Patterns! Реєструйтеся зараз зі знижкою 30%!
Дізнатися більше
24.03.2024
9 хвилин читання

Про схеми баз даних

Схема бази даних виступає основним архітектурним блоком, який визначає логічну структуру даних у цій самій базі. Її головне завдання – забезпечити єдине і послідовне представлення даних для різних додатків і користувачів. У своєму складі схема містить опис даних, їхні характеристики та взаємозв’язки. А це спрощує доступ, зміну та управління даними.

Важливо розуміти відмінність між схемою бази даних і фізичною структурою зберігання даних. Перша – описує логічну організацію даних, незалежно від того, як вони фактично зберігаються. Вона дає розуміння структури даних та їхнього взаємозв’язку. Друга ж – визначає конкретні методи зберігання інформації на диску або в пам’яті комп’ютера. Це включає в себе вибір методів зберігання, організацію індексів, поділ на файли та інші аспекти, пов’язані з конкретним розподілом даних на фізичному носії.

Зміни в логічній структурі бази даних не впливають на фізичне сховище і навпаки. Це робить базу даних більш гнучкою, полегшує її підтримку та зміну відповідно до вимог бізнесу.

На наших курсах менторингу ви можете ефективно навчатися, розв’язуючи практичні завдання під керівництвом досвідчених менторів!
Обрати курс

Компоненти 

Компоненти схеми бази даних являють собою основні елементи, з яких вона складається. Вони визначають структуру й організацію даних у системі. Давайте розглянемо кожен компонент докладніше.

  • Таблиці

Є основними структурами даних у базі, де інформація організована у вигляді рядків і стовпців. Кожна таблиця – це сукупність сутностей певного типу, наприклад, співробітників, замовлень або товарів.

Приклад таблиці “Співробітники”:

  • Поля

Визначають атрибути даних та їхні типи, які зберігаються в кожному стовпці таблиці.

Візьмемо для прикладу опис полів у таблиці “Співробітники”:

  • ID: цілочисельний тип даних.
  • Ім’я: строковий тип даних.
  • Посада: рядковий тип даних.
  • Зарплата: числовий тип даних.

Ці типи даних визначають, яка інформація може бути збережена в кожному полі таблиці, і забезпечують цілісність даних.

  • Ключі

Використовуються для унікальної ідентифікації записів у таблиці та для встановлення зв’язків між ними.

Як використовуються ключі в таблиці “Співробітники”?

– Первинний ключ: ID (унікально ідентифікує кожного співробітника)

  • Зв’язки

Визначають відносини між різними таблицями в базі даних. Вони дають змогу зв’язувати дані з різних таблиць на основі їхніх відносин.

Як приклад розглянемо зв’язок між таблицями “Співробітники” і “Відділи”:

  • Зв’язок “Один до багатьох”: кожен співробітник може бути прикріплений тільки до одного відділу, але в одному відділі може бути багато співробітників.
  • Обмеження

Застосовуються для забезпечення цілісності даних і визначення правил доступу до даних. Наприклад, обмеження унікальності для поля ID – гарантує, що кожен співробітник має унікальний ідентифікатор.

Усередині схеми бази даних компоненти взаємодіють, визначаючи відносини між таблицями, встановлюючи зовнішні ключі та застосовуючи обмеження для цілісності даних. Наприклад, у таблиці може бути поле, яке посилається на унікальний ідентифікатор в іншій таблиці, що створює зв’язок між ними. Цей процес забезпечує зв’язність і цілісність даних у базі, що важливо для правильної організації інформації.

Типи схем 

Під час проектування бази даних використовуються різні типи схем, кожен з яких має свою роль і мету. Розглянемо основні типи та їх застосування в процесі проєктування.

1. Логічна схема

  • Визначає структуру даних та їхні відносини в базі даних незалежно від конкретної реалізації на фізичному рівні. Тобто позначає, які дані будуть зберігатися в базі, і як вони будуть пов’язані між собою.
  • Призначення: для опису структури даних на рівні концепцій і відносин, що допомагає розробникам зрозуміти структуру даних і логіку їх взаємозв’язків.
  • Застосування: використовується на етапі проектування бази даних для створення загального розуміння про дані та їх взаємозв’язки. Це дає можливість визначити основні сутності, їхні атрибути та відносини між ними.

2. Фізична схема

  • Вказує спосіб зберігання даних на фізичному рівні, включно зі структурою файлів, методами індексації та розподілом даних на диску.
  • Призначення: описує конкретну реалізацію бази даних на рівні зберігання даних. Це підвищує продуктивність і ефективність роботи з ними.
  • Застосування: використовується для оптимізації продуктивності бази даних, включно з вибором способу зберігання даних, створенням індексів і налаштуванням параметрів зберігання.

3. Схема представлення

  • Вона також відома як зовнішня схема або рівень представлення. Визначає, як дані будуть представлені для певного користувача або програми. Це абстрактне представлення даних, яке приховує технічні деталі реалізації бази даних і надає зручний інтерфейс для роботи з ними.
  • Призначення: забезпечення зручного інтерфейсу доступу до даних для кінцевих користувачів і додатків. Це дає змогу приховати складність внутрішньої структури бази даних.
  • Застосування: використовується для створення користувацьких інтерфейсів, звітів і запитів, які відображають дані в зручній формі для кінцевих користувачів.

Яким чином застосовуються різні типи схем баз даних у процесі їхнього проектування?

  • Логічна схема: це початкове визначення структури даних та їх взаємозв’язків на абстрактному рівні. Використовується на початкових етапах проектування для того, щоб зрозуміти, як дані буде організовано і як взаємодіятимуть між собою.
  • Фізична схема: використовується на етапі оптимізації продуктивності бази даних та її реалізації на фізичному рівні. Це конкретний опис способу зберігання даних на диску або в пам’яті комп’ютера, включно з вибором сховища даних, індексацією тощо.
  • Схема представлення: використовується для створення зручних інтерфейсів доступу до даних для кінцевих користувачів і додатків. Це абстрактне представлення даних, яке приховує технічні деталі та надає зручний доступ до даних для роботи з ними.
О схемах баз данных

Проектування 

У цьому розділі розглянемо основи проєктування та найкращі практики, а також інструменти та методології візуалізації, необхідні для цього процесу. Чому цей етап такий важливий? Правильно спроектована схема забезпечує ефективне зберігання, доступ і управління даними, що своєю чергою впливає на функціональність і продуктивність усієї системи.

Для початку розглянемо основи проєктування схеми бази даних. Вони включають:

  • Аналіз вимог: розуміння бізнес-вимог і потреб користувачів для визначення необхідних даних та їх взаємозв’язків.
  • Нормалізація даних: допомагає уникнути повторення даних і гарантує їхню цілісність.
  • Встановлення зв’язків: необхідна для ефективного моделювання бізнес-процесів і відносин між даними.
  • Оптимізацію продуктивності: означає вибір відповідних типів даних, створення індексів і оптимізацію запитів для високої продуктивності бази даних.

Перейдемо до розгляду найкращих практик проєктування схеми бази даних. Вони включають:

  • Простоту і зрозумілість: схема бд повинна бути простою і легко зрозумілою, щоб спростити розробку, супровід і розуміння системи.
  • Гнучкість і розширюваність: схема має бути гнучкою і легко розширюваною, щоб адаптуватися до мінливих вимог бізнесу.
  • Документування: необхідно підтримувати документацію схеми для розуміння структури даних та їх взаємозв’язків.
Підпишіться на наш Ютуб-канал! Корисні відео для програмістів чекають на вас! YouTube
Оберіть свій курс програмування! Шлях до кар’єри програміста починається тут! Подивитись

Нарешті, для візуалізації та створення схеми бази даних ми можемо використовувати різні інструменти, включно з:

  • ER-діаграми (діаграми сутність-зв’язок): дають змогу візуалізувати структуру бази даних, відображаючи сутності, їхні атрибути та зв’язки між ними.
  • Комп’ютерні програми для моделювання баз даних: Існує безліч програмних інструментів, таких як MySQL Workbench, Microsoft Visio, Lucidchart тощо, що полегшують створення та візуалізацію.
  • Нотація і стандарти: необхідно дотримуватися встановлених нотацій і стандартів при створенні ER-діаграм, щоб розуміння схеми було єдиним.

Робота зі схемами в різних СУБД

Розглянемо основні аспекти роботи з такими системами управління базами даних (СУБД), як MySQL, PostgreSQL і Oracle, а також приклади їхнього створення та зміни.

  • MySQL

Це одна з найпопулярніших відкритих реляційних СУБД. У MySQL schema база даних створюється з використанням мови SQL (освоїти цю мову на практиці ви можете на курсі QA Automation від компанії FoxmindED).

Особливості:

  • У MySQL схема бази даних зберігається у вигляді набору таблиць, індексів та інших об’єктів бази даних.
  • Для створення схеми використовується команда CREATE SCHEMA, а для створення таблиць – команда CREATE TABLE.
  • Зміна схеми в MySQL виконується з використанням команд ALTER TABLE, ALTER DATABASE, DROP TABLE та інших.

Приклад створення таблиці в MySQL:

  • PostgreSQL

Потужна об’єктно-реляційна СУБД з відкритим вихідним кодом, яка також використовує мову SQL для роботи.

Особливості:

  • Підтримує ширший спектр можливостей, включно зі збереженими процедурами, тригерами, користувацькими типами даних та іншими розширеннями.
  • Створення схеми бази даних і таблиць виконується з використанням команд CREATE SCHEMA і CREATE TABLE відповідно.
  • Зміна схеми також виконується за допомогою команд ALTER TABLE, ALTER SCHEMA, DROP TABLE та інших.

Приклад створення таблиці в PostgreSQL:

  • Oracle

Одна з найпоширеніших комерційних СУБД, що використовує мову PL/SQL для роботи зі схемами баз даних.

Особливості:

  • Має високу продуктивність і масштабованість. Завдяки цьому вона популярна і використовується на великих підприємствах.
  • Створення схеми тут виконується з використанням команд CREATE TABLESPACE і CREATE TABLE відповідно.
  • Зміна схеми відбувається за допомогою команд ALTER TABLE, ALTER DATABASE, DROP TABLE та інших.

Приклад створення таблиці в Oracle:

Висновок

Добре спроектована схема бази даних є наріжним каменем для успішного додатка або системи. Вона забезпечує: ефективність, масштабованість, надійність, гнучкість і безпеку. Саме тому вивчення принципів проектування схем – це інвестиція у ваше майбутнє як розробника баз даних.

Пам’ятайте: добре спроектована схема – це основа успішної бази даних.

FAQ
Що таке схема бази даних?

Структура, що визначає організацію, зберігання і зв'язки даних у базі даних.

Які типи схем баз даних існують?

Логічні, фізичні, концептуальні.

Як створити ефективну схему бази даних?

Нормалізація даних, визначення ключів, використання індексів, планування зв'язків між таблицями.

Чим відрізняється SQL від NoSQL баз даних у контексті схем?

SQL вимагає суворої схеми із заздалегідь визначеними таблицями і полями, NoSQL - гнучка схема з динамічними структурами даних.

Які інструменти використовуються для проектування схем баз даних?

ERD інструменти (Entity-Relationship Diagram), такі як MySQL Workbench, DBDesigner.

Як зміни в схемі бази даних впливають на додаток?

Можуть вимагати оновлення коду програми для відповідності новій структурі даних.

У вас все ще є питання про схеми баз даних? Не соромтеся задавати їх у коментарях нижче!

Додати коментар

Ваш імейл не буде опубліковано. Обов'язкові поля відзначені *

Зберегти моє ім'я, імейл та адресу сайту у цьому браузері для майбутніх коментарів