PowerDesigner設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫
2024-07-21 02:06:01
供稿：網(wǎng)友
powerdesigner設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫
李偉華
2000年9月
說明：此文檔為本人經(jīng)驗(yàn)積累之所得，非部門設(shè)計(jì)文檔（版權(quán)所有）
本文檔不講述如何使用powerdesigner，而是講述如何將powerdesigner的特點(diǎn)結(jié)合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的方法更好的設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
采用powerdesigner設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫
powerdesigner作為數(shù)據(jù)庫建模和設(shè)計(jì)的case工具之一，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。
運(yùn)用powerdesigner進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，不但給人直觀地理解模型，而且充分運(yùn)用數(shù)據(jù)庫的技術(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。powerdesigner支持sybase、oracle、informix、sql server等多種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在應(yīng)用系統(tǒng)做數(shù)據(jù)庫遷移時(shí)不必維護(hù)多個(gè)數(shù)據(jù)庫腳本。
對(duì)于采用結(jié)構(gòu)化分析（sa），e-r圖、數(shù)據(jù)流圖直至最后的數(shù)據(jù)庫物理圖都是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不可缺少的一個(gè)部分，當(dāng)數(shù)據(jù)庫物理圖完成后，應(yīng)該產(chǎn)生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。運(yùn)用powerdesigner完全能夠完成這一設(shè)計(jì)流程。
對(duì)于采用面向?qū)ο蟮姆治觯╫oa），由于數(shù)據(jù)庫采用的是rdbms，因此存在對(duì)象和關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的映射，也需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。
兩種數(shù)據(jù)庫模型
powerdesigner可以設(shè)計(jì)兩種數(shù)據(jù)庫模型圖：數(shù)據(jù)庫邏輯圖（即e-r圖或概念模型）和數(shù)據(jù)庫物理圖（物理模型），并且這兩種數(shù)據(jù)庫圖是互逆的。
數(shù)據(jù)庫邏輯圖是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象，體現(xiàn)實(shí)體之間的關(guān)系，可以有1對(duì)1、1對(duì)多、多對(duì)多等關(guān)系。特別說一點(diǎn)，在擴(kuò)充e-r圖中有概括這種關(guān)系，體現(xiàn)類型之間的一種子集聯(lián)系，它定義了超類和子類。在powerdesigner設(shè)計(jì)的e-r圖中，不具備這種關(guān)系，但在e-rwin設(shè)計(jì)的模型中支持這種關(guān)系，因此在用e-rwin圖設(shè)計(jì)的模型轉(zhuǎn)化為powerdesigner的模型時(shí)注意這種關(guān)系。
數(shù)據(jù)庫物理圖中是邏輯模型的物理實(shí)現(xiàn)，體現(xiàn)了表間的參照關(guān)系。在物理模型中不可能存在多對(duì)多的關(guān)系。在邏輯圖向物理圖轉(zhuǎn)換時(shí)，多對(duì)多的關(guān)系變成兩個(gè)1對(duì)多的關(guān)系。
邏輯模型和物理模型有著緊密的聯(lián)系，也有本質(zhì)的區(qū)別。邏輯模型的設(shè)計(jì)遵循數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論的第三范式（在一般的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用達(dá)到第三范式即可），邏輯模型要求具有應(yīng)用系統(tǒng)所表達(dá)的所有信息并消除數(shù)據(jù)冗余。物理模型是在邏輯模型的基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)的性能而采用增加冗余，創(chuàng)建索引等數(shù)據(jù)庫技術(shù)，它主要用非規(guī)范化的一些理論。
在考慮設(shè)計(jì)的任何非規(guī)范化之前，數(shù)據(jù)庫應(yīng)先完全規(guī)范化，在沒有完全理解數(shù)據(jù)和用戶需求之前，不能進(jìn)行非規(guī)范化。否則導(dǎo)致數(shù)據(jù)的組織越來越混亂，應(yīng)用程序越來越復(fù)雜。
因此邏輯模型和物理模型是相互矛盾又緊密聯(lián)系的，這點(diǎn)需要設(shè)計(jì)人員好好把握。
powerdesigner設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫物理圖
用powerdesigner設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫物理圖，包括多個(gè)對(duì)象，如表（table）、字段（column）、域（domain）等。設(shè)計(jì)時(shí)主要在powerdesigner的dictionary和database兩個(gè)菜單中。
表（table）
表是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一個(gè)邏輯對(duì)象，包括其它對(duì)象如字段（column）、索引（index）、觸發(fā)器（trigger）、存儲(chǔ)過程（procedure）等，表的優(yōu)化設(shè)計(jì)有分割等技術(shù)，對(duì)于表的存儲(chǔ)，如果訪問數(shù)據(jù)量大，訪問頻率高則可考慮將表放在不同的存儲(chǔ)（storage）上。
在設(shè)計(jì)表時(shí)，應(yīng)該估算表的大小和增長量，便于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時(shí)分配數(shù)據(jù)庫空鍵，這樣減少了磁盤碎片的產(chǎn)生。
在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中設(shè)計(jì)主鍵時(shí)，采用有意義的主鍵是致命的錯(cuò)誤。如果用戶決定改變字段的商業(yè)含義，則需要在所有使用到該信息的地方進(jìn)行修改。主鍵的作用應(yīng)是保持唯一性和作為外鍵使用。任何對(duì)主鍵的修改會(huì)導(dǎo)致巨大的數(shù)據(jù)庫維護(hù)工作量，顯然這是不合適宜的設(shè)計(jì)。就關(guān)系數(shù)據(jù)庫而言，設(shè)計(jì)主鍵策略采用的是代理主鍵的方法。
設(shè)計(jì)主鍵時(shí)應(yīng)該避免“熱點(diǎn)”現(xiàn)象，但也需要分析具體的應(yīng)用系統(tǒng)的并發(fā)用戶而定。
字段（column）
定義一個(gè)字段主要有字段名、字段類型及長度、是否主外鍵、是否空、約束、默認(rèn)值、域等。
變長和定長的數(shù)據(jù)類型在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中討論比較多，作為一般原則，如果預(yù)期某列中的數(shù)據(jù)范圍變化很大，但變化并不頻繁，那末對(duì)這樣的列使用變長數(shù)據(jù)類型最為適宜。
決定行長時(shí)，既不能太浪費(fèi)，又不能太吝惜。考慮到將來的需要，并且意識(shí)到，如果增加行長而沒有改變一頁中容納的行數(shù)，那末增加的空間就等于免費(fèi)使用。
設(shè)計(jì)時(shí)，字段盡量使用域，方便維護(hù)字段的類型。每個(gè)字段最好將默認(rèn)值加上，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫查詢中，有null值會(huì)影響查詢的性能。
通過check約束可限制字段的取值。
域（domain）
簡單地說，是用戶自定義類型，但域還可以定義它的取值范圍或默認(rèn)值，采用域減少了維護(hù)字段類型的工作量，也減少數(shù)據(jù)的不一致性。
參照（reference）
參照在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性主要要素之一，詳細(xì)論述參考后面數(shù)據(jù)的約束。
在powerdesigner中，可對(duì)參照完整性進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)置，參照的基數(shù)從0到n，對(duì)修改和刪除約束可分別設(shè)置為none、restrict、cascade、set null、set default。由于insert包含在update操作中，因此沒有單獨(dú)的insert約束。
約束的不同設(shè)置產(chǎn)生不同的效果，以修改為例（刪除相同）：
none：父表修改，子表不影響。
restrict：父表修改，如果子表存在，則出錯(cuò)。
cascade：父表修改，如果子表存在，則相應(yīng)的修改。
set null：父表修改，如果子表存在，則相應(yīng)置空。
set default：父表修改，如果子表存在，則相應(yīng)置默認(rèn)值。
索引（index）
索引是優(yōu)化查詢時(shí)采用一種數(shù)據(jù)庫技術(shù)，索引有簇索引、非簇索引、唯一索引等。
設(shè)計(jì)索引時(shí)，要注意索引寬度，盡量減少索引的寬度。索引的寬度不是由字段的多少?zèng)Q定的，而是由字段的長度來決定。對(duì)于窄索引關(guān)鍵字，在每一索引頁上放置更多的關(guān)鍵字和指針，這樣就能花銷更少的i/o找到數(shù)據(jù)。
對(duì)于復(fù)合索引，選擇首列相當(dāng)重要，否則可能不能利用該索引，當(dāng)利用復(fù)合索引查詢時(shí)。必須確保查詢從首列開始。
索引還有一個(gè)填充因子（fillfactor），填充因子的大小視表的數(shù)據(jù)增長量和主鍵定義的情況而定。
觸發(fā)器和存儲(chǔ)過程（trigger&&procedure）
觸發(fā)器在維護(hù)數(shù)據(jù)完整性起著重要作用，它比參照更具靈活性，
也能實(shí)現(xiàn)三層結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)層的業(yè)務(wù)規(guī)則。
存儲(chǔ)過程是采用sql及流程控制語句編寫的完成某種業(yè)務(wù)的腳本。存儲(chǔ)過程在數(shù)據(jù)處理上具有處理速度快、處理靈活等優(yōu)點(diǎn)。
但是，存儲(chǔ)過程極大地增加了與數(shù)據(jù)庫之間的耦合，在數(shù)據(jù)庫遷移時(shí)，需要重寫存儲(chǔ)過程，從而增加了版本維護(hù)的工作量。如果數(shù)據(jù)庫要求從遷移性考慮，應(yīng)盡量避免使用存儲(chǔ)過程或者觸發(fā)器。
如果不人為修改powerdesigner的觸發(fā)器，其遷移性powerdesigner自動(dòng)解決。
存儲(chǔ)（storage）
不同的數(shù)據(jù)庫中有不同的概念，sybase稱為設(shè)備（device），sql server稱為文件或文件組（file、filegroup）,而oracle稱為表空間（tablespace）。
根據(jù)系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)，按一定的優(yōu)化規(guī)則存放。
數(shù)據(jù)庫的劃分
數(shù)據(jù)庫的劃分以它的物理分布為原則，而不應(yīng)數(shù)據(jù)量、表類型等原則來劃分，數(shù)據(jù)庫的多少對(duì)數(shù)據(jù)庫的性能影響不大。對(duì)于訪問數(shù)據(jù)量大、訪問頻繁的表來說，i/o操作很容易形成嚴(yán)重的瓶頸，因此減少i/o操作和i/o操作阻塞是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)考慮的主要問題，解決方法將將表放在多個(gè)設(shè)備上，設(shè)備需創(chuàng)建在不同的物理驅(qū)動(dòng)器上，最好能用智能型或陣列。
日志和數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)在不同設(shè)備上，如果索引多且占用空間大，也可以采用如此方式。
數(shù)據(jù)庫數(shù)量少的維護(hù)成本比數(shù)量大少。
因此數(shù)據(jù)庫劃分以物理分布為原則。
在powerdesigner提供計(jì)算數(shù)據(jù)庫或表的方法（compute database size），可幫助設(shè)計(jì)者完成數(shù)據(jù)庫的劃分。
數(shù)據(jù)庫的完整性
數(shù)據(jù)庫完整性可通過存儲(chǔ)過程、聲明性參照完整性（dri）、
數(shù)據(jù)類型、約束、規(guī)則、默認(rèn)值，以及觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，這些功能各以特有的方式發(fā)揮作用。綜合利用這些完整性功能，可以使數(shù)據(jù)庫靈活，易于管理，而且很安全。
數(shù)據(jù)完整性概念分為幾個(gè)方面。
◆ 表域完整性
通過主鍵來強(qiáng)制表的域完整性。
◆ 引用完整性
利用參照來加強(qiáng)表之間的邏輯關(guān)系。
◆ 數(shù)值域完整性
任何輸入的數(shù)據(jù)在類型和范圍上必須與指定的數(shù)據(jù)類型相匹配，只有當(dāng)某列被說明允許null值，才允許向該列輸入null。
數(shù)據(jù)庫的性能測(cè)試
生成數(shù)據(jù)庫之后，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫性能測(cè)試，以便優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，因此需要生成測(cè)試數(shù)據(jù)，由于是性能測(cè)試，數(shù)據(jù)的規(guī)范性要求不高。通過powerdesigner可方便地生成測(cè)試數(shù)據(jù)（generate test data），完成性能測(cè)試。
數(shù)據(jù)的約束o-o約束
對(duì)父表的insert、update、delete操作沒有限制。
m-o約束
對(duì)父表操作的約束：
父表的insert操作，對(duì)m-o約束，父表中間的記錄可以沒有任何約束地添加到表中，因?yàn)檫@種約束中不一定必須有子女。
父表的鍵值修改操作，只有在子表中其所有的子女對(duì)應(yīng)均做修改后，才能修改，即一般采用級(jí)聯(lián)更新的方法。
父表的刪除，父親只有在其所有子女均被刪除或重新分配之后該父親才能被刪除。
強(qiáng)制對(duì)可選（m-o）約束
o-m約束
父表操作的約束：
父表的insert操作，對(duì)o-m約束，一個(gè)父親只有當(dāng)至少當(dāng)它的一個(gè)、子女同時(shí)被加入或至少存在一個(gè)合法的子女時(shí)，才能被加入。
父表的鍵值修改操作，只有當(dāng)一個(gè)子女被創(chuàng)建或已經(jīng)有一名子女存在才行。
父表的刪除，理論上刪除父親是沒有限制的，實(shí)際上，刪除主表記錄時(shí)，不采用級(jí)聯(lián)刪除子表的方案，而采用將子表的外鍵置空。
可選對(duì)強(qiáng)制（o-m）約束
m-m約束
父表操作的約束：
父表的insert操作，可能隨后需要生成子女，即在子表中創(chuàng)建新的行。也可能通過對(duì)子表的重新分配來實(shí)施完整行限制。
父表的鍵值修改操作，只有在子表對(duì)應(yīng)的外鍵的值修改成新值時(shí)才能進(jìn)行。實(shí)際可能是先創(chuàng)建新的父表紀(jì)錄，接著修改子表所有對(duì)應(yīng)的紀(jì)錄，使其與父表的新紀(jì)錄關(guān)聯(lián)，最后刪除原父表紀(jì)錄。
父表的刪除，只有在子表中所有相關(guān)的行全部刪除或重新分配之后，才能刪除父表中的紀(jì)錄，一般對(duì)子表也進(jìn)行刪除操作。
強(qiáng)制對(duì)強(qiáng)制（m-m）約束
在四類約束：m-m、m-o、o-m、o-o。鍵值的修改可能會(huì)改變表之間的關(guān)系，而且可能違反一些約束。違反約束的操作是不允許的。具體的應(yīng)用必須根據(jù)實(shí)際的要求和商業(yè)規(guī)則進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。但在設(shè)計(jì)和開發(fā)時(shí)，必須考慮所分析的約束。
物理圖的組織
數(shù)據(jù)庫物理的組織以功能來組織為好，讓人很容易就明白該功能需要操作哪些表，數(shù)據(jù)是如何流向的，但是按此組織，可能有些參照建立比較亂，其實(shí)有些參照可以不必建立，如在寫入一個(gè)表時(shí)，其數(shù)據(jù)的來源就是從另一個(gè)查詢得到的，可以保證數(shù)據(jù)的正確性，從功能劃分來組織物理圖，就可以不建立這個(gè)參照。
數(shù)據(jù)庫的生成
有了數(shù)據(jù)庫物理圖，在生成數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)庫腳本時(shí)，應(yīng)注意如下的問題：
參照完整性的實(shí)現(xiàn)，可以采用聲明性參照實(shí)現(xiàn)或觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，至于兩種實(shí)現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，前面已經(jīng)論述過，這里僅說一點(diǎn)，如果采用觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)需要在生成數(shù)據(jù)庫后再生成觸發(fā)器。
當(dāng)參照含有級(jí)聯(lián)（cascade）刪除或修改時(shí)，其實(shí)現(xiàn)要分情況處理：
sybase、sql server不支持聲明性級(jí)聯(lián)（cascade）刪除或修改，只能通過觸發(fā)器（trigger）來實(shí)現(xiàn)。
oracle、informix支持聲明性級(jí)聯(lián)（cascade）刪除，但不支持
級(jí)聯(lián)（cascade）修改，也只能通過觸發(fā)器（trigger）來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)定義了用戶自定義類型時(shí)，在生成數(shù)據(jù)庫時(shí)，最好轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫基本類型，對(duì)數(shù)據(jù)庫性能和遷移都有利。
數(shù)據(jù)字典
數(shù)據(jù)字典作為產(chǎn)品的一個(gè)歸檔文檔，它定義應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的各個(gè)方面。數(shù)據(jù)庫物理模型建好后，就可以生成數(shù)據(jù)字典，數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容和形式可以在powerdesigner定義模板，依據(jù)模板生成數(shù)據(jù)字典，再處理一下文檔格式。
在powerdesigner用create report生成數(shù)據(jù)字典。
目前系統(tǒng)需要處理和優(yōu)化的地方
主鍵的定義：
由于對(duì)業(yè)務(wù)了解的深度不夠，某些表的主鍵建立存在一些問題，隨著業(yè)務(wù)的深入逐步完善。
參照的建立：
主鍵的定義不完善導(dǎo)致了參照建立的不完善，這也只能以后組不完善。
數(shù)據(jù)庫的劃分：
數(shù)據(jù)庫的劃分前面已經(jīng)談過，由于這個(gè)劃分影響著服務(wù)器和客戶端的程序，也只能以后的新版中解決。
表結(jié)構(gòu)的調(diào)整：
對(duì)于有些表，如系統(tǒng)設(shè)置表，可以將它的橫向結(jié)構(gòu)改為縱向結(jié)構(gòu)，這樣增加了系統(tǒng)的靈活性。
