データベーススキーマとは何ですか?

データベース管理システムで一般的に使用されるデータベーススキーマを設計するには、3 つのステップがあります。

1.概念データベーススキーマ

概念データベーススキーマの設計は、データベースの最高レベルのビューであり、細かい詳細を含めずにデータベースの全体像を把握できます。概念データベーススキーマの設計は、通常、手作業ですばやく描きます。

例えば、リレーショナルデータベースはデータをテーブルに格納し、各テーブルが一連の関連データを格納します。概念データベーススキーマは、製品テーブルとその属性、顧客テーブル、およびテーブル間の多対多リレーションシップを記述する場合があります。ただし、概念データベーススキーマには、データ型やアクセス制約などの、より詳細な実装の詳細が含まれない場合があります。

概念スキーマは、詳しく説明し過ぎずに、組織内のデータフロー全体を描くのに役立ちます。

2.論理データベーススキーマ

論理データベーススキーマの設計は、データベース内のデータがどのように構造化されているかの概要を示します。エンティティ間の関係を説明し、データの編成方法に関する詳細を示します。論理データベーススキーマの設計は、通常、デジタルデータモデリングの作業です。

データスキーマ内の各エンティティは、次のような情報に関連して定義されます。

• テーブル名
• エンティティ関係
• 属性名
• デフォルト値
• データ型
• セキュリティ制約
• プロシージャ
• ビュー
• インデックス
• メタデータ

完全な論理スキーマ設計により、新規および既存のデータに制約を設けることで、データの整合性と完全性が確保されます。

論理データベーススキーマには通常、技術的な要件は含まれません。

3.物理データベーススキーマ

物理データベーススキーマは、より広範なデータベース構造内のどこにデータがあるかを正確に記述します。ストレージに関する技術的な詳細、ファイルの場所の識別、特定のストレージ形式、および各テーブルがデータを保存するために使用するインデックス作成方法などが含まれます。物理スキーマの設計は通常、固定されたデータベースの技術設計パターンとユーザー仕様の組み合わせです。

物理スキーマはデータベーススキーマの中で最も概念的でない形式であり、データの場所に関する実際の洞察を提供します。データベースの初期化には、論理スキーマと物理スキーマが必要です。

データベーススキーマを設計するプロセスは、データモデリングと呼ばれます。

OLTP システムのデータモデルを作成する主な手順は次のとおりです。

要件の収集

データベースを作成する前に、その目的を特定し、保存したいデータやデータベースの使用方法などの重要な情報の概要を記述する必要があります。最適なデータベースは、次の項目によって異なります。

• 使用する特定のデータ
• データベースを操作するために必要なクエリ
• 生成したいレポート

このステップでは、データベーススキーマの設計プロセスの指針になる目標の概要を示します。

エンティティ関係図の作成

エンティティ関係図 (ERD) は、データベース内のテーブル、データベースオブジェクト、および個々のエンティティがどのように接続されているかを示します。データベースの概念スキーマビューを作成すると、データベースの機能を視覚化し、保存されているデータを把握できます。

この段階で、テーブル、列、データベースオブジェクト、およびインデックスがデータベースで使用する命名規則を定義することもできます。規則は、データを入力するときに全員が標準的なアプローチをとるのに役立ちます。

テーブルへのデータエンティティの整理

ERD マップに基づいて、すべてのデータを特定のテーブルに整理できるようになりました。データベース構造内の各エンティティには、関連する属性を保持する個々の列を持つ独自のテーブルが必要です。特定のデータ値を簡単に識別して取得できるプライマリキーを定義します。

データ構造の正規化

正規化は、データの冗長性を減らし、データの完全性を向上させることを目的としたデータベーススキーマ設計のプロセスです。これには、データ間の関係が適切に構造化され、異常が最小限に抑えられるように、データをテーブルに整理することが含まれます。

いくつかの正規形があり、それぞれに特定の要件があります。連続する各正規形は、データ整合性を高め、スキーマをより堅牢にするために、異なる冗長性または依存関係タイプに対応します。

1NF

1NF では、各列にアトミック (割り切れない) 値が含まれ、各レコードが一意である必要があります。繰り返しグループと複数値フィールドが削除されます。

2NF

2NF は 1NF をベースに構築され、キー以外のすべての属性が完全にプライマリキー全体に機能的に依存するようにします (つまり、部分的な依存関係が排除されます)。

3NF

3NF は、すべての非キー属性はプライマリキーのみに依存し、他の非キー属性には依存しない必要があることを付け加えています (つまり、推移的な依存関係を削除します)。

セキュリティ対策の実施

権限構造を作成して、権限のあるユーザーのみがデータベースにアクセスし、データベースに含まれる情報を表示できるようにします。データベース内のさまざまなユーザーグループに、情報の読み取り、書き込み、削除などの個別の権限を割り当てることができます。これにより、機密データを安全に保つのに役立ちます。権限のあるユーザーのみが機密データを表示または変更できるようにロールベースのアクセス制御を定義します。

テスト

いくつかの基本的なクエリやその他のインタラクションを使用してデータベーススキーマの設計をテストすると、すべてが意図したとおりに機能することが確認されます。この段階でデータベースがどのように機能するかに関するデータを収集することで、スキーマが効果的でパフォーマンス上の問題がないようにするために必要な追加の変更がわかります。

データベーススキーマ変換は、既存のデータベーススキーマを新しい形式に適合させるプロセスです。これには、テーブル、列、インデックス、制約、またはテーブル間の関係の追加または変更が含まれる場合があります。

目標は、多くの場合、新しいアプリケーション要件のサポート、パフォーマンスの向上、または別のデータベースシステムへの移行です。スキーマ変換により、より効率的なデータ編成が可能になり、新しいシステムの機能をサポートできます。

データ移行では、ソースデータベースと宛先データベースに応じて、スキーマ変換が必要な場合と必要ない場合があります。