1.4　数据库系统设计

1.4.1　数据库系统设计步骤

数据库应用系统的开发是一项软件工程，一般包括：需求分析、系统设计、系统实现、系统运行与维护4个阶段。

1.需求分析

通过对现实世界要处理的事物进行详细的调研并与工作人员进行充分的沟通，来深入了解原系统的业务流程，准确把握用户的各种需求，从而确定所要开发的数据库应用系统的功能要求、性能要求、运行环境要求和将来可能的扩充要求等。

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、处理要求和安全性与完整性要求。

需求分析的最终结果是“软件需求分析说明书”，它包含了所开发系统完整的数据定义和处理说明，并用数据流图（DFD）描述出业务流程及业务中数据的联系，用数据字典（DD）详细描述系统中的全部数据。

2.系统设计

系统设计包括数据库结构设计和软件结构设计两方面的内容：

1）数据库结构设计

数据库结构设计，又分为概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计三个阶段：

（1）概念结构设计。概念结构设计是在需求分析所得结果的基础上，对用户需求进行综合、归纳与抽象，将业务流程中的各种对象抽象为实体，对象之间的关联抽象为联系，形成一个独立于具体DBMS的概念模型，通常使用实体-联系图（E-R图）来描述建立的概念模型。

（2）逻辑结构设计。逻辑设计阶段的主要目标是把概念结构设计阶段获得的概念模型（E-R图）转换为具体计算机上DBMS所支持的结构数据模型，通常是转化为关系数据模型的基本表，并对其进行优化。

（3）物理结构设计。物理结构设计是为给定的逻辑数据模型配置一个最合适应用环境的物理存储结构，内容包括物理数据库结构、存储记录格式、存储记录位置分配及访问方法等，以提高数据库访问速度及有效利用存储空间。

2）软件结构设计

软件结构设计用来解决用户如何操作数据库中数据的问题，主要包括：概要设计、详细设计两部分：

（1）概要设计。软件概要设计是从需求分析的结果出发，采用自顶向下、逐步求精的方法，把一个复杂问题分解和细化为由许多模块组成的层次结构，每个模块完成一个子功能，各模块既相对独立又相互联系，成为一个有机整体，共同完成系统的全部功能，概要设计又称功能设计。

（2）详细设计。软件详细设计阶段的关键任务是确定如何具体地实现各个模块所要求的功能，包括每个模块的实现算法、所需的局部数据结构。软件详细设计要求给出完成指定任务的程序蓝图，可用程序流程图、N-S图和PAD图等来描述。软件详细设计还包括一项重要内容，即设计人机界面，一个“友好的”人机界面应该至少满足可用性、灵活性、健壮性、安全性4方面的要求。

3.系统实现

（1）根据数据库结构设计，安装关系数据库管理系统软件，使用RDBMS所支持的数据库语言（如SQL）建立数据库，制定数据库系统的安全规范、故障恢复规范、重新组织的可行方案。

（2）根据软件结构设计的结果，安装应用程序开发平台，使用开发平台所支持的高级语言（如C#、VB、Java等），以软件详细设计阶段确定的程序流程图为依据，编制与调试应用程序。

（3）组织数据入库，进行系统测试，并进行系统试运行。

4.系统运行与维护

通过测试和试运行后的数据库应用系统，就可以交付用户投入使用了，这也标志着数据库设计与应用开发任务的基本完成，也标志着维护工作的开始。由于应用环境、需求的不断变化，加上系统自身的Bug在所难免，对数据库应用系统进行修改调整、功能扩充、转储恢复、性能监控、性能优化、安全性和完整性控制等维护工作是数据库管理员所面临的一个长期任务。