ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ

Проектирование базы данных — это процесс создания структурированного плана организации, хранения и управления данными для обеспечения целостности, согласованности и эффективности данных. Хорошо спроектированная база данных снижает избыточность данных, обеспечивает возможность повторного использования и упрощает управление данными. Проектирование хорошей базы данных предполагает использование лучших практик и методов, таких как моделирование данных, нормализация и моделирование отношений сущностей.

Процесс моделирования данных

Моделирование данных создает графическое представление структуры базы данных, определяя сущности, атрибуты и связи для точного представления реальных сценариев. Модель данных служит основой для физического и логического проектирования базы данных. Обычно процесс включает в себя следующие этапы:

1.      Анализ требований: выявление и сбор требований заинтересованных сторон и понимание целей и задач системы.

2.      Концептуальная модель данных: модель высокого уровня, которая представляет основные сущности, атрибуты и отношения без рассмотрения деталей структуры базы данных. Эта независимая от технологий модель фокусируется на структуре хранимых данных.

3.      Логическая модель данных: подробная модель, которая дополнительно расширяет концептуальную модель данных, определяя все необходимые сущности, атрибуты, отношения и ограничения в структурированном формате. Эта модель открывает путь к физическому проектированию базы данных.

4.      Реализация физической модели данных. Используя логическую модель данных в качестве руководства, база данных создается и заполняется данными путем определения таблиц, индексов и других объектов базы данных.

1.1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТНОШЕНИЙ СУЩНОСТЕЙ

Моделирование отношений сущностей (ERM) — это жизненно важный метод проектирования баз данных. Он включает в себя создание графического представления объектов, их атрибутов и отношений между ними для точного представления сценариев реального мира.

Диаграмма отношений сущностей (ERD) — это визуальная модель базы данных, которая иллюстрирует структуру и связи между сущностями и их отношениями. Сущности представляют собой объекты или концепции, имеющие отношение к разрабатываемой системе, а атрибуты — это характеристики, описывающие эти сущности. Отношения показывают, как сущности взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом. Существует три основных компонента ERD:

¾    Сущности: прямоугольники представляют сущности, которые являются объектами или понятиями, важными для системы.

¾    Атрибуты: овалы представляют атрибуты, которые описывают свойства объектов.

¾    Отношения: ромбы представляют отношения между сущностями, указывая, как они связаны и взаимодействуют друг с другом.

Чтобы создать диаграмму отношений сущностей, необходимо выполнить следующие шаги:

1.      Определите сущности, имеющие отношение к системе, такие как человек, продукт или заказ.

2.      Определите атрибуты, описывающие каждую сущность, например имя, возраст или цену.

3.      Определите первичные ключи для каждого объекта, чтобы однозначно идентифицировать его экземпляры.

Установите отношения между сущностями, например «один-ко-многим», «многие-ко-многим» или «один-к-одному».

Выполнение моделирования отношений сущностей помогает разработчикам лучше понять структуру базы данных, что помогает в последующих процессах проектирования базы данных, таких как нормализация, создание таблиц и управление индексами.

1.2 СОЗДАНИЕ ТАБЛИЦ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПОВ ДАННЫХ И ОГРАНИЧЕНИЙ

После моделировали БД с помощью диаграмм отношений сущностей и достижения желаемого уровня нормализации, следующим шагом будет преобразование модели ER в реальную схему базы данных путем создания таблиц, определения типов данных и установки ограничений.

Создание таблиц

Для каждой сущности в ERD необходимо создать таблицу. Затем для каждого атрибута сущности создается соответствующий столбец в таблице.

Определение типов данных

На данном этапе необходимо назначить тип данных каждому столбцу в зависимости от типа данных, которые он представляет. Соответствующие типы данных гарантируют, что данные хранятся и управляются точно. Некоторые распространенные типы данных включают в себя:

¾    Целое число: целые числа, например возраст, количество или идентификатор.

¾    Десятичные или плавающие числа: десятичные числа, например цена или вес.

¾    Char или Varchar: строки и текст, например имена, адреса или описания.

¾    Дата или время: значения даты и времени, например дата рождения или временная метка заказа.

¾    Логическое значение: значения True или False, представляющие двоичные состояния, например активированное/деактивированное.

Установка ограничений

Ограничения — это правила, применяемые к столбцам для обеспечения целостности данных. Они гарантируют, что в базу данных вводятся только действительные данные, и предотвращают ситуации, которые могут привести к несоответствиям. Некоторые общие ограничения включают в себя:

¾    Первичный ключ: однозначно идентифицирует каждую строку в таблице. Не может содержать значений NULL и должно быть уникальным во всех строках.

¾    Внешний ключ: относится к первичному ключу другой таблицы, обеспечивая ссылочную целостность между связанными таблицами.

¾    Уникальность: гарантирует, что каждое значение в столбце уникально во всех строках, например имена пользователей или адреса электронной почты.

¾    Проверка: проверяет, соответствуют ли данные, введенные в столбец, определенному правилу или условию, например минимальному или максимальному диапазону.

¾    Not Null: гарантирует, что столбец не может содержать значения NULL и должен иметь значение для каждой строки.

1.3 БЕЗОПАСНОСТЬ БД: ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОГО ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ

С ростом важности защиты данных безопасность БД стала важнейшим аспектом их проектирования. Очень важно обеспечить защиту вашей базы данных от несанкционированного доступа, утечки данных и других угроз безопасности.

Контроль доступа

Реализация надлежащего контроля доступа — это первая линия защиты от несанкционированного доступа к базе данных. Создавайте учетные записи пользователей с соответствующими разрешениями и ограничивайте доступ по принципу наименьших привилегий, что означает предоставление только минимального доступа, необходимого каждому пользователю для выполнения своих задач. Убедитесь, что у вас есть надежные политики паролей, и используйте многофакторную аутентификацию, чтобы предотвратить несанкционированный доступ через скомпрометированные учетные данные.

Шифрование данных

Шифрование данных — это важнейший метод защиты конфиденциальных данных, как при хранении в базе данных (в состоянии покоя), так и при передаче по сети (при передаче). Используйте надежные методы шифрования, такие как AES, и безопасно управляйте ключами шифрования.

Мониторинг и аудит

Регулярный мониторинг и аудит активности базы данных помогает обнаруживать попытки несанкционированного доступа, нарушения политик и потенциальные угрозы. Внедрите систему журналирования для записи событий базы данных для последующего просмотра и анализа. Исследуйте любую подозрительную деятельность и примите соответствующие меры для предотвращения утечки данных.

Обновления программного обеспечения

Поддержание актуальности системы управления базами данных (СУБД) и другого связанного с ней программного обеспечения имеет решающее значение для устранения уязвимостей безопасности и поддержания безопасной среды. Регулярно применяйте исправления и обновления и следуйте рекомендациям поставщиков программного обеспечения.

Резервное копирование и аварийное восстановление

Регулярно создавайте резервные копии БД и составляйте план аварийного восстановления, чтобы снизить риски, связанные со сбоями оборудования, повреждением данных или другими катастрофическими событиями. Проверьте процедуры резервного копирования и восстановления, чтобы убедиться, что вы сможете быстро восстановить базу данных в чрезвычайной ситуации. При проектировании БД обеспечение безопасности во главе угла процесса принятия решений имеет важное значение для защиты конфиденциальных данных и поддержания доверия пользователей.

Применение упомянутых выше практики, позволяет создать безопасную базу данных, способную противостоять угрозам безопасности и уязвимостям.