QGD-TS-05数据库设计规范V1-0.doc

XXX控制程序文件编号数据库设计规范编制：张林卫审核：批准：文件编号：HD/QGD-TS-05当前版本：1.0编制日期：2006年11月23日第 2 页 共 1 页数据库设计规范文件编号HD/QGD-TS-05修改记录日期版本号修改说明修改人核准人2007-5-101.0创建文档张林卫目录1.总体原则41.1数据库设计原则41.2系统一致性原则42.数据库设计过程42.1需求分析阶段42.2概念结构设计阶段52.1.1第零步初始化工程52.1.2第一步定义实体（表）52.1.3第二步定义联系(关联关系)52.1.4第三步定义码62.1.5第四步定义属性（字段）62.1.6第五步定义其他对象和规则62.3逻辑结构设计阶段62.4数据库物理设计阶段72.5数据库实施阶段72.6数据库运行和维护阶段72.7建模工具的使用73.库设计83.1建库原则83.2基本参数设置84.表设计84.1标准化和规范化84.2数据驱动84.3考虑各种变化84.4字段设计原则94.4.1多使用习惯字段名并保持字段名和类型的一致性94.4.2选择数字类型和文本类型尽量充足104.5设置几何储存优先级104.6键（关键字）选择原则104.7索引使用原则104.8触发器、验证器使用原则115.数据完整性设计（数据库逻辑设计）115.1完整性实现机制：115.2用约束而非业务规则强制数据完整性115.3强制指示完整性115.4使用枚举控制数据完整性116.编制文档126.1建数据字典和ER 图表126.2对所有的限制和函数都要编制文档127.命名规范127.1表及字段命名规则127.2触发器的命名12数据库设计规范数据库设计目标:提高数据库的访问效率和扩展性，维护数据库设计风格一致性，提高程序易开发性和易维护性。1. 总体原则1.1 数据库设计原则数据库设计应让系统具有更好的性能和扩展性，开发人员更容易理解和使用相应的表格，也让用户更容易理解系统数据字典。1.2 系统一致性原则不同系统、不同阶段的Smallworld VMDB数据库设计及主要提供给SmallWorld系统功能使用的外部数据库表格设计，使用一致的风格设计。2. 数据库设计过程数据库设计中需求分析阶段综合各个用户的应用需求（现实世界的需求），在概念设计阶段形成独立于机器特点、独立于各个DBMS产品的概念模式（信息世界模型），用E-R图来描述。在逻辑设计阶段将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型如关系模型，形成数据库逻辑模式。在物理设计阶段根据数据库特点和处理的需要，进行物理存储安排，设计索引，设计几何存储优先级，形成数据库内模式。2.1 需求分析阶段 需求收集和分析，结果得到数据字典描述的数据需求（和数据流图描述的处理需求）。 需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。数据流图表达了数据和处理过程的关系。系统中的数据则借助数据字典（Data Dictionary，简称DD）来描述。数据字典是各类数据描述的集合，它是关于数据库中数据的描述，即元数据，而不是数据本身。数据字典通常包括数据项、数据结构 (至少应该包含每个字段的数据类型和在每个表内的主外键)。数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度， 取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系 数据结构描述数据结构名，含义说明，组成:数据项或数据结构 2.2 概念结构设计阶段 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型，可以用E-R图表示。 概念模型用于信息世界的建模。概念模型不依赖于某一个DBMS支持的数据模型。概念模型可以转换为计算机上某一DBMS支持的特定数据模型。 概念模型特点： (1) 具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识。 (2) 应该简单、清晰、易于用户理解，是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言。概念模型设计的一种常用方法为IDEF1X方法，它就是把实体-联系方法应用到语义数据模型中的一种语义模型化技术，用于建立系统信息模型。使用IDEF1X方法创建E-R模型的步骤如下所示:2.1.1 第零步初始化工程这个阶段的任务是从目的描述和范围描述开始，确定建模目标，开发建模计划，组织建模队伍，收集源材料，制定约束和规范。收集源材料是这阶段的重点。通过调查和观察结果，业务流程，原有系统的输入输出，各种报表，收集原始数据，形成了基本数据资料表。2.1.2 第一步定义实体（表）实体集成员都有一个共同的特征和属性集，可以从收集的源材料基本数据资料表中直接或间接标识出大部分实体。根据源材料名字表中表示物的术语以及具有“代码”结尾的术语，如客户代码、代理商代码、产品代码等将其名词部分代表的实体标识出来，从而初步找出潜在的实体，形成初步实体表。2.1.3 第二步定义联系(关联关系)IDEF1X模型中只允许二元联系，n元联系必须定义为n个二元联系。根据实际的业务需求和规则，使用实体联系矩阵来标识实体间的二元关系，然后根据实际情况确定出连接关系的势、关系名和说明，确定关系类型，是标识关系、非标识关系（强制的或可选的）还是非确定关系、分类关系。如果子实体的每个实例都需要通过和父实体的关系来标识，则为标识关系，否则为非标识关系。非标识关系中，如果每个子实体的实例都与而且只与一个父实体关联，则为强制的，否则为非强制的。如果父实体与子实体代表的是同一现实对象，那么它们为分类关系。2.1.4 第三步定义码通过引入交叉实体除去上一阶段产生的非确定关系，然后从非交叉实体和独立实体开始标识侯选码属性，以便唯一识别每个实体的实例，再从侯选码中确定主码。为了确定主码和关系的有效性，通过非空规则和非多值规则来保证，即一个实体实例的一个属性不能是空值，也不能在同一个时刻有一个以上的值。找出误认的确定关系，将实体进一步分解，最后构造出IDEF1X模型的键基视图（KB图）。2.1.5 第四步定义属性（字段）从源数据表中抽取说明性的名词开发出属性表，确定属性的所有者。定义非主码属性，检查属性的非空及非多值规则。此外，还要检查完全依赖函数规则和非传递依赖规则，保证一个非主码属性必须依赖于主码、整个主码、仅仅是主码。以此得到了至少符合关系理论第三范式的改进的IDEF1X模型的全属性视图。2.1.6 第五步定义其他对象和规则定义属性的数据类型、长度、精度、非空、缺省值、约束规则等。定义触发器、存储过程、视图、角色、同义词、序列等对象信息。2.3 逻辑结构设计阶段 将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型（例如关系模型），并对其进行优化。设计逻辑结构应该选择最适于描述与表达相应概念结构的数据模型，然后选择最合适的DBMS。将E-R图转换为关系模型实际上就是要将实体、实体的属性和实体之间的联系转化为关系模式,这种转换一般遵循如下原则： 1）一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性。实体的码就是关系的码。 2）一个m:n联系转换为一个关系模式。与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性。而关系的码为各实体码的组合。 3）一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，而关系的码为n端实体的码。 4）一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。5）三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。与该多元联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性。而关系的码为各实体码的组合。 6）同一实体集的实体间的联系，即自联系，也可按上述1:1、1:n和m:n三种情况分别处理。 7）具有相同码的关系模式可合并。 为了进一步提高数据库应用系统的性能，通常以规范化理论为指导，还应该适当地修改、调整数据模型的结构，这就是数据模型的优化。确定数据依赖。消除冗余的联系。确定各关系模式分别属于第几范式。确定是否要对它们进行合并或分解。一般来说将关系分解为3NF的标准，即：表内的每一个值都只能被表达一次。表内的每一行都应该被唯一的标识（有唯一键）。表内不应该存储依赖于其他键的非键信息。 2.4 数据库物理设计阶段 为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，设计索引，形成数据库内模式。2.5 数据库实施阶段 运用DBMS提供的数据语言（例如SQL）及其宿主语言（例如C），根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。 数据库实施主要包括以下工作：用DDL定义数据库结构、组织数据入库 、编制与调试应用程序、数据库试运行 2.6 数据库运行和维护阶段 数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。包括：数据库的转储和恢复、数据库的安全性、完整性控制、数据库性能的监督、分析和改进、数据库的重组织和重构造。2.7 建模工具的使用采用SmallWorld自带的case工具进行建模。3. 库设计3.1 建库原则3.2 基本参数设置4. 表设计4.1 标准化和规范化数据的标准化有助于消除数据库中的数据冗余。标准化有好几种形式，但Third Normal Form（3NF）通常被认为在性能、扩展性和数据完整性方面达到了最好平衡。简单来说，遵守3NF 标准的数据库的表设计原则是：“One Fact in One Place”即某个表只包括其本身基本的属性，当不是它们本身所具有的属性时需进行分解。表之间的关系通过外键(关联关系)相连接。它具有以下特点：有一组表(创建关联关系的时候,系统自动创建中间表)专门存放通过键连接起来的关联数据。当然有时候为了效率的缘故，对表不进行标准化有时也是必要的。4.2 数据驱动采用数据驱动而非硬编码的方式，许多策略变更和维护都会方便得多，大大增强系统的灵活性和扩展性。举例，假如用户界面要访问外部数据源（文件、XML 文档、其他数据库等），不妨把相应的连接和路径信息存储在用户界面支持表里。还有，如果用户界面执行工作流之类的任务（发送邮件、打印信笺、修改记录状态等），那么产生工作流的数据也可以存放在数据库里。角色权限管理也可以通过数据驱动来完成。事实上，如果过程是数据驱动的，你就可以把相当大的责任推给用户，由用户来维护自己的工作流过程。4.3 考虑各种变化在设计数据库的时候考虑到哪些数据字段将来可能会发生变更。4.4 字段设计原则4.4.1 多使用习惯字段名并保持字段名和类型的一致性字段尽量使用常用的字段英文名和中文名,常用字段名及类型列表如下：字段名称字段中文名类型idIdsys_idarea_location区域位置几何pin1_location接头1几何pin2_location接头2几何location位置几何annotation标注几何model型号参数连接字段usage用途枚举normal_status正常状态枚举operational_state操作状态枚举type类型枚举sort种类枚举rating设备定级枚举vol_level电压等级枚举status当前状态枚举asset_property资产性质枚举belong_region所属区域枚举manage_dept管理部门枚举test_date预试日期日期constructtime施工日期日期produced_date出厂日期日期run_date投运日期日期const_length总长度(m)数字total_weight总重(kG)数字rated_current额定电流(A)数字count数量数字section_area横截面积(C)数字descriptive_loc位置描述文本rated_voltage额定电压(kV)文本principal施工负责人文本deliverer投运人文本constructcomp施工单位文本product_num产品编号文本asset_number资产编号文本manufactory_name制造厂家名文本mode_name型号文本project_num工程编号文本serial_num编号文本known_as名称文本remark备注文本连接字段4.4.2 选择数字类型和文本类型尽量充足长度设置得比一般想象更大，文字字段如果长度超过128，则可考虑使用文本连接字段4.5 设置几何储存优先级4.6 键（关键字）选择原则u 键设计原则 所有的键都必须唯一。 避免使用复合键。 u 使用系统生成的主键(id)所有电气设备表都必须有一个自动生成的id作为主键,功能性表则可根据实际情况选择主键，设计数据库的时候采用系统生成的键作为主键，那么实际控制了数据库的索引完整性。这样，数据库和非人工机制就有效地控制了对存储数据中每一行的访问。采用系统生成键作为主键还有一个优点：当拥有一致的键结构时，找到逻辑缺陷很容易。u 避免使用用户可修改的字段为主键(不让主键具有可更新性)在确定采用什么字段作为表的键的时候，可一定要小心用户将要编辑的字段。通常的情况下不要选择用户可编辑的字段作为键。4.7 索引使用原则索引是从数据库中获取数据的最高效方式之一。95%的数据库性能问题都可以采用索引技术得到解决。u 数据库自动创建的主键和外键的索引u 避免索引大型字段（有很多字符），这样作会让索引占用太多的存储空间u 不要索引常用的小型表不要为小型数据表设置任何键，假如它们经常有插入和删除操作就更别这样作了。对这些插入和删除操作的索引维护可能比扫描表空间消耗更多的时间。u 索引常作为查询或统计基础的字段对用户常常用来查询或者统计的字段建立索引,提高用户使用时候的效率4.8 触发器、验证器使用原则u 使用触发器、验证器能比较有效的在数据库底层来实现数据的完整性u 使用触发器、验证器必须对各种数据录入和更新情况都全面了解，否则在一些特殊情况下反而带来大的麻烦u 触发器、验证器的功能通常可以用其他方式实现。在调试程序时触发器可能成为干扰。假如确实需要采用，最好集中对它文档化5. 数据完整性设计（数据库逻辑设计）5.1 完整性实现机制：u 实体(表)完整性：主键u 参照完整性：父表中删除数据：级联删除；受限删除；置空值父表中插入数据：受限插入；递归插入父表中更新数据：级联更新；受限更新；置空值对参照完整性可以有两种方法实现：外键（关联关系）实现机制（约束规则）和触发器、验证器实现机制u 用户定义完整性：默认值；强制字段；触发器；验证器5.2 用约束而非业务规则强制数据完整性采用数据库系统实现数据的完整性。这不但包括通过标准化实现的完整性而且还包括数据的功能性。在写数据的时候还可以增加触发器来保证数据的正确性。不要依赖于业务层保证数据完整性；它不能保证表之间（关联关系）的完整性所以不能强加于其他完整性规则之上。5.3 强制指示完整性对一些字段设置强制，在有害数据进入数据库之前