در مورد هر ایده کاربردی که می خواهید پیاده سازی کنید فکر کنید. به احتمال زیاد، شما در نهایت به یک پایگاه داده (Database) نیاز خواهید داشت، زیرا ذخیره داده های برنامه شما ضروری است.مدت‌ها قبل از انتخاب نوع پایگاه داده، درایور و محل استقرار آن، باید تصمیم بگیرید که چگونه داده‌ها را سازماندهی کنید تا آنها را به روشی کارآمد، دقیق و قابل نگهداری ذخیره کنید. این شامل مفهوم طراحی پایگاه داده است. در این مقاله، ما در مورد چیزهای اساسی صحبت خواهیم کرد که باید بدانید تا داده های خود را به درستی مدل سازی کنید.
یک پایگاه داده شامل اطلاعات انبوهی است که در یک چارچوب سپرده شده است، که مکان یابی و کشف جزئیات مربوطه را آسان تر می کند. یک پایگاه داده به خوبی طراحی شده است که حاوی اطلاعات دقیق و به روز برای تجزیه و تحلیل و گزارش است. ما نمی توانیم به اندازه کافی بر اهمیت پایگاه داده برای شرکتی که به طور منظم با انبوهی از داده ها سر و کار دارد تاکید کنیم. طراحی پایگاه داده می تواند نقش مهمی در اجرای کارآمد کوئری ها و اطمینان از سازگاری اطلاعات ایفا کند.
در این مقاله، در مورد طراحی پایگاه داده، اهمیت، چرخه زندگی و تکنیک‌های آن، به همراه گام‌های کلیدی که می‌توانید برای توسعه یک طراحی پایگاه داده قوی برای شرکت خود بردارید، صحبت خواهیم کرد.
طراحی پایگاه داده یا دیتابیس چیست؟
طراحی پایگاه داده (دیتابیس) مجموعه ای از مراحل است که به ایجاد، پیاده سازی و حفظ سیستم های مدیریت داده یک کسب و کار کمک می کند. هدف اولیه از طراحی پایگاه داده، تولید مدل های فیزیکی و منطقی از طرح ها برای سیستم پایگاه داده پیشنهادی است.
جهت آشنایی با پایگاه داده های رابطه ای (SQL) و غیر رابطه ای (NoSQL) می توانید از این مقاله جهت کسب اطلاعات بیشتر استفاده کنید.
طراحی خوب پایگاه داده چیست؟
قوانین خاصی بر فرآیند طراحی پایگاه داده خوب حاکم است. اولین قانون در ایجاد طراحی پایگاه داده، جلوگیری از افزونگی داده ها است. فضا را هدر می دهد و احتمال خطاها و ناهماهنگی ها را در پایگاه داده افزایش می دهد.
قانون دوم این است که دقت و جامعیت اطلاعات ضروری است. پایگاه داده حاوی اطلاعات اشتباه منجر به تجزیه و تحلیل و گزارش نادرست می شود. در نتیجه، می تواند تصمیم گیرندگان را گمراه کند و بر عملکرد شرکت تأثیر منفی بگذارد. بنابراین، مهم است که هنگام طراحی پایگاه داده برای سازمان خود قوانینی را در نظر داشته باشید.
بنابراین، چگونه می توانید از خوب بودن طراحی پایگاه داده خود اطمینان حاصل کنید؟ یک پایگاه داده خوب طراحی شده، پایگاهی است که:
- داده های شما را بر اساس زمینه های موضوعی خاص در جداول توزیع می کند تا افزونگی داده ها را کاهش دهد
- اطلاعات مورد نیاز برای پیوند داده ها در جداول را به پایگاه داده تحویل می دهد
- پشتیبانی می کند و دقت و قابلیت اطمینان داده ها را تضمین می کند
- نیازهای پردازش اطلاعات و گزارش شما را برآورده می کند
- به صورت تعاملی با اپراتورهای پایگاه داده عمل می کند
اهمیت طراحی پایگاه داده
طراحی پایگاه داده ساختار پایگاه داده مورد استفاده برای برنامه ریزی، ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات را تعریف می کند. برای اطمینان از صحت داده ها، باید پایگاه داده ای طراحی کنید که فقط اطلاعات مرتبط و ارزشمند را ذخیره کند.
یک پایگاه داده با طراحی خوب برای تضمین سازگاری اطلاعات، حذف داده های اضافی، اجرای کارآمد کوئری ها و بهبود عملکرد پایگاه داده ضروری است. یک رویکرد روش‌شناختی برای طراحی پایگاه داده باعث صرفه‌جویی در وقت شما در مرحله توسعه پایگاه داده می‌شود.
قابلیت اطمینان داده ها به ساختار جدول بستگی دارد، در حالی که ایجاد کلیدهای اولیه و منحصر به فرد یکنواختی در اطلاعات ذخیره شده را تضمین می کند. شما می توانید با تشکیل جدولی از مقادیر احتمالی و استفاده از یک کلید برای نشان دادن مقدار، از تکرار داده ها جلوگیری کنید. بنابراین، هر زمان که مقدار تغییر کند، تغییر تنها یک بار در جدول اصلی اتفاق می‌افتد.
از آنجایی که عملکرد کلی به طراحی آن بستگی دارد، یک طراحی پایگاه داده خوب از کوئری های ساده و اجرای سریعتر استفاده می کند. همچنین نگهداری و به روز رسانی آن آسان است. از سوی دیگر، هنگامی که پایگاه داده ضعیف طراحی شده است، حتی وقفه های پیش پا افتاده ممکن است به رویدادها، نماها و برنامه های کاربردی ذخیره شده آسیب برساند.
شناختن نوع اطلاعات ذخیره شده در پایگاه داده
برای شروع طراحی یک پایگاه داده، باید داده های خود را از سمت نیازمندی های کسب و کار به وضوح درک کنید. اینها چند سؤال ارزشمند هستند که در آغاز باید از خود یا کسب و کار بپرسید:
هدف اصلی برنامه ای که از پایگاه داده استفاده می کند چیست؟ چه موجودی هایی را ذخیره می کنیم؟
اولین چیزی که باید بدانید محدوده پایگاه داده است. دقیقا چه چیزی را ذخیره می کنید؟ این اشیاء چگونه به یکدیگر مرتبط هستند؟ آیا سلسله مراتب یا وابستگی وجود دارد؟ ضروری است که در اینجا تا حد امکان خاص باشید زیرا حتی یک تغییر کوچک در ساختار ممکن است بعداً منجر به طراحی مجدد شدید شود. چه کسی قرار است از داده ها استفاده کند؟ موارد استفاده چیست؟
یک برنامه ممکن است بیش از یک نوع کاربر داشته باشد و آنها ممکن است نیاز به دسترسی به داده های مختلف داشته باشند یا آنها را به طور متفاوتی دستکاری کنند. برخی از موارد استفاده اولیه را یادداشت کنید و در مورد موارد لبه احتمالی فکر کنید.
جهت آشنایی با پایگاه داده MongoDB می توانید از این مقاله جهت کسب اطلاعات بیشتر استفاده کنید.
برنامه های رشد آینده پایگاه داده چیست؟
بخش حیاتی دیگری که باید در ابتدا در نظر بگیرید این است که چگونه برنامه ممکن است در طول زمان تکامل یابد و اطمینان حاصل شود که پایگاه داده می تواند با نیازهای آینده سازگار شود. داشتن ایده ای از تغییراتی که ممکن است در آینده مورد نیاز باشد می تواند به شما درک درستی از ساختار داده بدهد.
وقتی پاسخی برای این سؤالات دارید، آماده هستید. و زمان شروع طراحی است.
مرحله طراحی یک پایگاه داده
پس از اینکه اطلاعات اولیه را در مورد داده های خود جمع آوری کردید و در مورد مواردی که ذخیره خواهید کرد تصمیم گرفتید، وقت آن است که اطلاعات را به جداول تقسیم کنید. جدول یک اصطلاح پایگاه داده است که واحدی را توصیف می کند که یک موجودیت جداگانه را ذخیره می کند. هر جدول به ترتیب شامل ردیف ها و ستون هایی برای هر رکورد داده و هر ویژگی موجودیت است.
بیایید با یک مثال کاربردی محبوب که بسیاری از دوره‌های مبتدی اجرای آن را پیشنهاد می‌کنند، یک پلتفرم ساده رسانه اجتماعی را فرض کنید. این پلتفرم قابلیت اشتراک گذاری پست ها، نظر دادن روی آن پست ها و افزودن کاربران به شبکه شما را دارد. بیایید یک پایگاه داده برای این برنامه طراحی کنیم.
چرخه عمر توسعه پایگاه داده
مراحل مختلفی در توسعه پایگاه داده وجود دارد. با این حال، لازم نیست هر یک از مراحل را به صورت متوالی دنبال کنید. چرخه عمر را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: تجزیه و تحلیل نیاز، طراحی پایگاه داده و پیاده سازی.
1- تحلیل نیازمندی ها
تجزیه و تحلیل نیاز به دو مرحله نیاز دارد:
برنامه ریزی: در این مرحله از توسعه پایگاه داده، کل برنامه چرخه عمر توسعه پایگاه داده تصمیم گیری می شود. همچنین نیازمند تجزیه و تحلیل استراتژی سیستم های اطلاعاتی سازمان است.
تعریف سیستم: این مرحله محدوده سیستم پایگاه داده پیشنهادی را توضیح می دهد.
2- طراحی پایگاه داده
طراحی واقعی پایگاه داده دو مدل داده اساسی را در نظر می گیرد:
مدل منطقی: از الزامات داده شده برای ایجاد یک مدل پایگاه داده استفاده می کند. ساختار کامل در این مرحله بدون در نظر گرفتن نیازهای سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) خاص یا پیاده سازی فیزیکی آن بر روی کاغذ گذاشته شده است.
مدل فیزیکی: این مرحله بعد از مدل منطقی می آید و بنابراین شامل پیاده سازی فیزیکی مدل منطقی می شود. DBMS و سایر عوامل پیاده سازی فیزیکی را در نظر می گیرد.
3- اجرا
مرحله پیاده سازی چرخه عمر توسعه پایگاه داده به موارد زیر مربوط می شود:
تبدیل و بارگذاری داده شامل وارد کردن و تبدیل داده ها از سیستم قدیمی به پایگاه داده جدید است.
تست: در نهایت، این مرحله خطاها را در سیستم جدید شناسایی می کند و تمام مشخصات مورد نیاز پایگاه داده را برآورده می کند.
تکنیک های طراحی پایگاه داده
دو روش رایج مورد استفاده برای طراحی پایگاه داده عبارتند از:
عادی سازی (Normalization): جداول به گونه ای سازماندهی شده اند که افزونگی و وابستگی داده ها را کاهش می دهد. جداول بزرگتر به جداول کوچکتر تقسیم می شوند و با استفاده از روابط به یکدیگر مرتبط می شوند.
مدل‌سازی Entity-Relationship (ER): یک رویکرد طراحی پایگاه داده گرافیکی ویژگی‌های موجودیت‌ها را مدل‌سازی می‌کند و روابط بین آنها را برای نشان دادن اشیاء واقعی تعریف می‌کند. موجودیت به هر مورد دنیای واقعی متفاوت یا منحصر به فرد از محیط اطراف گفته می شود.
جهت آشنایی با نحوه بهینه سازی کوئری های دیتابیس می توانید از این مقاله جهت کسب اطلاعات بیشتر استفاده کنید.
نحوه طراحی پایگاه داده: مراحل طراحی پایگاه داده
اولین سوالی که هنگام طراحی پایگاه داده باید بپرسید این است که چگونه ساختار پایگاه داده را مشخص می کنید؟
طراحی پایگاه داده به طور کلی با شناسایی هدف پایگاه داده شما شروع می شود. سپس داده های مربوطه جمع آوری و در جداول سازماندهی می شوند. در مرحله بعد، کلیدهای اولیه را مشخص کرده و روابط بین جداول مختلف را برای طراحی داده کارآمد تجزیه و تحلیل می کنید. پس از اصلاح جداول، آخرین مرحله اعمال قوانین نرمال سازی برای استانداردسازی جداول است.
بیایید این مراحل طراحی پایگاه داده را با جزئیات بررسی کنیم:
هدف پایگاه داده خود را مشخص کنید
اولین قدم این است که هدف پایگاه داده خود را تعیین کنید. به عنوان مثال، اگر یک کسب و کار کوچک خانگی را اداره می کنید، می توانید یک پایگاه داده مشتری طراحی کنید که فهرستی از اطلاعات مصرف کننده را برای تولید ایمیل ها و گزارش ها نگهداری می کند. از این رو، درک اهمیت پایگاه داده حیاتی است.
در پایان این مرحله، یک بیانیه ماموریت قوی خواهید داشت که می توانید در طول فرآیند طراحی پایگاه داده به آن مراجعه کنید. این به شما کمک می کند هنگام تصمیم گیری های مهم بر روی اهداف خود تمرکز کنید.
داده های لازم را بیابید و ادغام کنید
مرحله بعدی جمع آوری انواع اطلاعاتی است که ممکن است بخواهید در پایگاه داده ذخیره کنید. با داده های موجود شروع کنید و سوالاتی را که می خواهید پایگاه داده شما به آنها پاسخ دهد بررسی کنید. این به شما کمک می کند تصمیم بگیرید که کدام داده ها باید ثبت شوند.
داده ها را در جداول توزیع کنید
هنگامی که تمام اقلام داده لازم را جمع آوری کردید، گام بعدی این است که آنها را به نهادهای اصلی یا حوزه های موضوعی تقسیم کنید. به عنوان مثال، اگر شما یک خرده فروش هستید، برخی از نهادهای اصلی شما می توانند محصولات، مشتریان، تامین کنندگان و سفارشات باشند. سپس هر موجودیت به یک جدول جداگانه تبدیل می شود.
اقلام داده را به ستون تبدیل کنید
داده ها به جداول تفکیک می شوند، به طوری که هر مورد داده به یک فیلد تبدیل می شود و به عنوان یک ستون نشان داده می شود. به عنوان مثال، یک جدول مشتری ممکن است شامل فیلدهایی مانند نام، آدرس، آدرس ایمیل و شهر باشد.
پس از تعیین مجموعه اولیه ستون ها برای هر جدول، می توانید آنها را اصلاح کنید. به عنوان مثال، می توانید نام مشتریان را در دو ستون جداگانه ثبت کنید: نام و نام خانوادگی. به همین ترتیب، می توانید آدرس را در پنج ستون مجزا بر اساس آدرس، شهر، خیابان، کد پستی و منطقه ذخیره کنید. فیلتر کردن اطلاعات را برای شما راحت تر می کند.
کلیدهای اصلی را شناسایی کنید
قدم بعدی برای بهبود طراحی پایگاه داده، انتخاب یک کلید اصلی برای هر جدول است. این کلید اولیه یک ستون یا مجموعه ای از ستون ها است که هر ردیف را به طور مشخص مشخص می کند. به عنوان مثال، در جدول مشتریان شما، کلید اصلی می تواند شناسه مشتری باشد. این به شما امکان می دهد ردیف های منحصر به فرد را بر اساس شناسه مشتری شناسایی کنید.
بیش از یک کلید اصلی نیز می تواند وجود داشته باشد که به آن کلید ترکیبی می گویند که شامل چندین ستون می شود. برای مثال، کلیدهای اصلی در جدول جزئیات سفارش شما می تواند شناسه سفارش و شناسه محصول باشد. کلید ترکیبی را می توان با استفاده از فیلدهایی با انواع داده های مشابه یا متفاوت ساخت.
به همین ترتیب، اگر می خواهید از فروش محصول خود ایده بگیرید، می توانید شناسه محصول را از جدول محصولات و شماره سفارش یا شناسه را از جدول سفارشات شناسایی کنید.
نحوه ارتباط جداول را تعیین کنید
پس از تقسیم داده ها به جداول، اطلاعات باید به شیوه ای معنادار گرد هم آیند. بنابراین، می توانید هر جدول را کاوش کرده و ارتباط بین جداول را شناسایی کنید. در صورت نیاز، می‌توانید فیلدها را اضافه کنید یا جداول جدیدی تشکیل دهید تا رابطه را بر اساس انواع اطلاعات ساده کنید.
این مرحله روابط یک به یک، یک به چند و چند به چند را بین ورودی های مختلف جدول ایجاد می کند.
هنگامی که یک آیتم از یک جدول با یک آیتم از جدول دیگر مرتبط می شود، به آن رابطه یک به یک (1:1) می گویند. در یک رابطه یک به چند (1:M)، یک آیتم در یک جدول با بسیاری از موارد در جدول دیگر مرتبط است، مثلاً یک مشتری چندین سفارش داده است. یک رابطه چند به چند (M:N) در صورتی رخ می دهد که بیش از یک آیتم جدول با بسیاری از آیتم های جدول دیگر مرتبط باشد.
طراحی پایگاه داده خود را بهبود بخشید
اکنون که تمام جداول، فیلدها و روابط مورد نیاز را دارید، گام بعدی این است که طراحی پایگاه داده خود را با ایجاد و پر کردن جداول خود با اطلاعات ماکت اصلاح کنید. با اجرای کوئری ها یا افزودن موارد جدید، داده های نمونه را آزمایش کنید. این به شما کمک می کند تا طرح خود را برای ایرادات تجزیه و تحلیل کنید و می توانید خطاهای احتمالی را برجسته کنید. در صورت نیاز، طراحی خود را برای کاهش این مشکلات تنظیم کنید.
قوانین Normalization را اجرا کنید
آخرین مرحله اجرای قوانین عادی سازی برای طراحی پایگاه داده شما است. یک رویکرد سیستماتیک، افزونگی و ویژگی های ناخواسته، مانند بی نظمی های Insertion، به روز رسانی و حذف کردن را حذف می کند.
فرآیند چند مرحله ای داده ها را به شکل جدولی ذخیره می کند که به حذف داده های اضافی از جداول رابطه کمک می کند.
جهت آشنایی با پایگاه داده PostgreSQL می توانید از این مقاله جهت کسب اطلاعات بیشتر استفاده کنید.
نتیجه
بیایید خلاصه کنیم که طراحی پایگاه داده چیست. فرآیند طراحی پایگاه داده به شما کمک می کند طراحی، توسعه، اجرا و نگهداری سیستم مدیریت داده شرکتی خود را ساده کنید. طراحی پایگاه داده خوب می تواند با کاهش افزونگی داده ها به صرفه جویی در فضای ذخیره سازی دیسک کمک کند. در کنار حفظ دقت و قابلیت اطمینان داده ها، به شما امکان می دهد به روش های مختلف به داده ها دسترسی داشته باشید. علاوه بر این، استفاده و نگهداری از یک پایگاه داده با طراحی خوب آسان‌تر است و یکپارچگی را آسان‌تر می‌کند.