Что такое схемы базы данных? 5-минутное руководство с примерами

При создании серверной части приложения необходимо учитывать, как интерфейс будет взаимодействовать с серверной частью. Однако более важным является построение и дизайн вашей базы данных. Отношения между вашими формами данных приведут к построению вашей схемы базы данных.

Схема базы данных является абстрактным дизайн, который представляет собой хранение ваших данных в базе данных. Он описывает как организацию данных, так и отношения между таблицами в данной базе данных. Разработчики заранее планируют схему базы данных, чтобы знать, какие компоненты необходимы и как они будут соединяться друг с другом.

В этом руководстве мы узнаем, что такое схема базы данных и почему они используются. Мы рассмотрим несколько распространенных примеров, чтобы вы могли узнать, как настроить схему базы данных самостоятельно.

Содержание

Что такое схемы базы данных?
Типы схемы базы данных
Логический
Физический
Пример NoSQL
Пример SQL-сервера
Пример PostgreSQL
Что изучать дальше

Что такое схемы базы данных?

Когда дело доходит до выбора базы данных, одна из вещей, о которой вы должны подумать, — это форма ваших данных, модель, которой они будут следовать, и то, как сформированные отношения помогут нам при разработке схемы.

Схема базы данных — это план или архитектура того, как будут выглядеть наши данные. Он не содержит самих данных, а вместо этого описывает форму данных и то, как они могут быть связаны с другими таблицами или моделями. Запись в нашей базе данных будет экземпляром схемы базы данных. Он будет содержать все свойства, описанные в схеме.

Думайте о схеме базы данных как о типе структуры данных. Он представляет собой структуру и структуру содержимого данных организации.

Схема базы данных будет включать:

Все важные или важные данные
Единое форматирование для всех записей данных
Уникальные ключи для всех записей и объектов базы данных
Каждый столбец в таблице имеет имя и тип данных.

Размер и сложность схемы вашей базы данных зависит от размера вашего проекта. Визуальный стиль схемы базы данных позволяет программистам правильно структурировать базу данных и ее взаимосвязи, прежде чем переходить к коду. Процесс планирования дизайна базы данных называется моделированием данных.

Схемы важны для проектирования систем управления базами данных (СУБД) или систем управления реляционными базами данных (СУБД). СУБД — это программное обеспечение, которое хранит и извлекает пользовательские данные безопасным способом в соответствии с концепцией ACID.

Во многих компаниях ответственность за проектирование базы данных и СУБД обычно ложится на роль администратора базы данных (DBA). Администраторы баз данных несут ответственность за обеспечение беспрепятственного доступа к информации аналитикам данных и пользователям баз данных. Они работают вместе с командами менеджеров для планирования и безопасного управления базой данных организации.

Примечание. Некоторыми популярными СУБД являются MySQL, Oracle, PostgreSQL, Microsoft Access, MariaBB и dBASE, а также другие.

Типы схемы базы данных

Существует два основных типа схемы базы данных, которые определяют разные части схемы: логическую и физическую.

Логический

Схема логической базы данных представляет, как данные организованы в виде таблиц. Он также объясняет, как атрибуты из таблиц связаны друг с другом. В разных схемах используется разный синтаксис для определения логической архитектуры и ограничений.

Примечание. Ограничения целостности — это набор правил для СУБД, которые поддерживают качество вставки и обновления данных.

Чтобы создать логическую схему базы данных, мы используем инструменты для иллюстрации отношений между компонентами ваших данных. Это называется моделированием сущности-отношения (моделирование ER). Он определяет отношения между типами сущностей.

Схема ниже представляет собой очень простую модель ER, которая показывает логический поток в базовом коммерческом приложении. Он объясняет продукт покупателю, который его покупает.

Идентификаторы в каждом из трех верхних кружков указывают первичный ключ объекта. Это идентификатор, который однозначно определяет запись в документе или таблице. FK на схеме — это внешний ключ. Это то, что связывает отношения от одной таблицы к другой.

Первичный ключ: идентифицировать запись в таблице
Внешний ключ: первичный ключ для другой таблицы

Модели сущностей-отношений могут быть созданы всевозможными способами, и существуют онлайн-инструменты, которые помогают в построении диаграмм, таблиц и даже SQL для создания вашей базы данных из существующей модели ER. Это поможет создать физическое представление схемы вашей базы данных.

Физический

Схема физической базы данных представляет, как данные хранятся на диске. Другими словами, это реальный код, который будет использоваться для создания структуры вашей базы данных. Например, в MongoDB с мангустом это примет форму модели мангуста. В MySQL вы будете использовать SQL для создания базы данных с таблицами.

По сравнению с логической схемой она включает имена таблиц базы данных, имена столбцов и типы данных.

Теперь, когда мы знакомы с основами схемы базы данных, давайте рассмотрим несколько примеров. Мы рассмотрим наиболее распространенные примеры, с которыми вы можете столкнуться.

Пример NoSQL

Базы данных NoSQL в первую очередь называются нереляционными или распределенными базами данных. Разработка схемы для NoSQL является предметом некоторых дискуссий, поскольку они имеют динамическую схему. Некоторые утверждают, что привлекательность NoSQL заключается в том, что вам не нужно создавать схему, но другие говорят, что дизайн очень важен для этого типа базы данных, поскольку он не предоставляет одно решение.

Этот фрагмент является примером того, как будет выглядеть физическая схема базы данных при использовании Mongoose (MongoDB) для создания базы данных, представляющей приведенную выше диаграмму отношения сущность. Просматривайте вкладки кода, чтобы увидеть различные части.

CustomerSchema.js

const mongoose = require(‘mongoose’);

const Customer = new mongoose.Schema({

   name: {

       type: String,

       required: true

   },

   zipcode: {

       type: Number,

   }

})

module.exports = mongoose.model(«Customer», Customer);

ProductSchema.js

const mongoose = require(‘mongoose’);

const Product = new mongoose.Schema({

   name: {

       type: String,

       required: true

   },

   price: {

       type: String,

       required: true

   }

})

module.exports = mongoose.model(«Product», Product);

TransactionSchema.js

const mongoose = require(‘mongoose’);

const Transaction = new mongoose.Schema({

   date: {

       type: String,

       required: true

   },

   cust_id: {

       type: mongoose.Schema.Types.ObjectId, // signifies relationship to Customer Schema

       ref: ‘Customer’

   },

   products: [{

       type: mongoose.Schema.Types.ObjectId, // signifies relationship to Product Schema

       ref: ‘Product’

   }]

})

module.exports = mongoose.model(«Transaction», Transaction);

Здесь важно помнить, что в базах данных NoSQL, таких как MongoDB, нет внешних ключей. Другими словами, между схемами нет отношений. ObjectIdПросто представляет собой _id(идентификатор, который Монго автоматически присваивает при создании) документа в другой коллекции. На самом деле это не создает соединение.

Пример SQL-сервера

База данных SQL содержит такие объекты, как представления, таблицы, функции, индексы и представления. Нет никаких ограничений на количество объектов, которые мы можем использовать. Схемы SQL определяются на логическом уровне, и пользователь, владеющий этой схемой, называется владельцем схемы.

SQL используется для доступа, обновления и управления данными. MySQL — это СУБД для хранения и организации.

Мы можем использовать SQL Server CREATE SCHEMAдля создания новой схемы в базе данных. В MySQL схема является синонимом базы данных. Вы можете заменить ключевое слово SCHEMAдля DATABASEсинтаксиса MySQL SQL.

Некоторые другие продукты баз данных различаются. Например, в продукте Oracle Database схема представляет только часть базы данных: таблицы и другие объекты принадлежат одному пользователю.

Примечание. В SQL представление — это виртуальная таблица, основанная на наборе результатов оператора. Представление содержит как строки, так и столбцы.

Первичные ключи и внешние ключи оказываются здесь полезными, поскольку они представляют отношения от одной таблицы к другой.

CREATE DATABASE example;

USE example;

DROP TABLE IF EXISTS customer;

CREATE TABLE customer (

id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,

postalCode VARCHAR(15) default NULL,

)

DROP TABLE IF EXISTS product;

CREATE TABLE product (

id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,

product_name VARCHAR(50) NOT NULL,

price VARCHAR(7) NOT NULL,

qty VARCHAR(4) NOT NULL

)

DROP TABLE IF EXISTS transactions;

CREATE TABLE transactions (

id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,

cust_id INT,

timedate TIMESTAMP,

FOREIGN KEY(cust_id)

     REFERENCES customer(id),

)

CREATE TABLE product_transaction (

prod_id INT,

trans_id INT,

PRIMARY KEY(prod_id, trans_id),

FOREIGN KEY(prod_id)

     REFERENCES product(id),

FOREIGN KEY(trans_id)

     REFERENCES transactions(id)

Пример PostgreSQL

PostgreSQL — это бесплатная система управления реляционными базами данных с открытым исходным кодом, которая отличается высокой расширяемостью и соответствует требованиям SQL. В PostgreSQL схема базы данных — это пространство имен с именованными объектами базы данных.

Сюда входят таблицы, представления, индексы, типы данных, функции и операторы. В этой системе схемы являются синонимами каталогов, но они не могут быть вложены в иерархию.

Примечание. В программировании пространство имен — это набор знаков (называемых именами), которые мы используем для идентификации объектов. Пространство имен гарантирует, что всем объектам присваиваются уникальные имена, чтобы их было легко идентифицировать.

Итак, хотя база данных Postgres может содержать несколько схем, уровень будет только один. Посмотрим на визуальное представление:

В PostgreSQL кластер баз данных содержит одну или несколько баз данных. Пользователи совместно используются в кластере, но данные не передаются. Вы можете использовать одно и то же имя объекта в нескольких схемах.

Мы используем это выражение CREATE SCHEMAдля начала. Обратите внимание, что PostgreSQL автоматически создаст общедоступную схему. Здесь будет размещаться каждый новый объект.

CREATE SCHEMA name;

Чтобы создать объекты в схеме базы данных, мы пишем полное имя, которое включает имя схемы и имя таблицы:

schema.table

В следующем примере из документации Postgres вызывается CREATE SCHEMAновая схема scm, вызывается таблица deliveriesи вызывается представление delivery_due_list.

CREATE SCHEMA scm

    CREATE TABLE deliveries(

        id SERIAL NOT NULL,

        customer_id INT NOT NULL,

        ship_date DATE NOT NULL

    )

    CREATE VIEW delivery_due_list AS

        SELECT ID, ship_date

        FROM deliveries

        WHERE ship_date <= CURRENT_DATE;

Что изучать дальше

Поздравляю! Теперь вы знаете основы схем баз данных и готовы вывести свои навыки проектирования баз данных на новый уровень. Схемы баз данных жизненно важны для создания баз данных. Независимо от того, используете ли вы базу данных на основе NoSQL или SQL, схемы баз данных составляют основу ваших приложений.

Чтобы продолжить обучение, вам необходимо рассмотреть следующие темы: