软件设计中的数据库设计是什么？

我们日常生活中只听说过数据库，但是对于数据库设计却很少有人知道。那么软件设计中的数据库设计是什么？数据库设计很重要，因为它对于构建可在高工作负载下运行的可伸缩软件应用程序至关重要。设计数据库首先，选择数据库软件至关重要。当前，有数百种数据库软件可用于构建应用程序。我们可以从一些好的免费数据库软件中进行选择，然后我们可以设计一个满足要求的数据库。

　　● 开发与平台无关的数据库应用程序

目前国际上应用最广泛的数据库系统有Oracle、DB2、Informix、Sybase和SQL Server。

这些数据库系统之间的激烈竞争即有好处又有坏处。竞争的好处是使数据库系统不断发展和完善，并且避免价格垄断。竞争的最大坏处是逼迫数据库厂商不断开发出独特的功能以吸引更多的用户，所以各个数据库系统的独特功能无法形成统一标准，导致用户难以开发出与平台无关的数据库应用程序，因为用户很难抵御数据库系统独特功能的诱惑。

也许有人会问：“结构化查询语言（SQL）难道不是数据库系统的标准吗？”

是的，SQL是数据库系统的标准查询语言。可是数据库厂商提供了太多超出SQL标准的特色功能，使人们陷入了进退两难的境地：

如果你想使程序与数据库平台无关，那么只能使用SQL，放弃各个数据库系统的独特功能。

如果你超越SQL，使用了某个数据库系统的独特功能，那么这样的程序就是与平台相关的。

类似问题也存在于操作系统、Web浏览器这些领域。理论上讲，只有绝对垄断才能形成绝对统一的标准，但是人们既希望打破垄断又希望有统一的标准，这种矛盾无法彻底解决，只能折衷、妥协。建议如下：

如果你开发的是通用的数据库应用软件，不想让应用软件与特定的数据库系统捆绑在一起，那么你就老老实实地用SQL语言写程序。

如果你开发的是行业专用的数据库应用软件，并且这个行业已经指定了数据库系统（这种局部垄断现象普遍存在），最近若干年都不会改变的话，那么你可以超越SQL使用该数据库系统的独特功能。

　　● 数据库性能优化问题

数据库设计的主要挑战是“高速处理大容量的数据”。如何优化数据库的性能是设计人员经常面临的问题。数据库性能优化主要有两种途径：

优化表结构本身。例如对第三范式的表结构进行反规范化处理，允许表中存在冗余数据，从而减少多个表链接操作，达到提高性能的目的。

优化数据库的环境参数。例如提高硬件设施，调整表的空间尽量减少数据碎片等。

在表的物理设计阶段，设计人员应当按照第三范式设计表结构（即规范化处理）。这样做的好处是：表中没有冗余数据，表结构很清晰，将来修改或者扩充非常方便。但是按第三范式设计也存在一些缺点：产生了许多表，每个表有相对较少的列，并且这些列必须使用“主健/外健”关联起来，因此某个查询操作可能会产生复杂的表链接，导致性能降低。

反规范化处理是指对第三范式的表进行修改，通过合并一些表，或者在表中创建冗余的列，从而减少表链接操作代价，达到提高性能的目的。要注意的是反规范化处理存在很大的负面影响：管理冗余数据很麻烦，如果冗余数据不同步的话，那么会发生数据错误这种严重的问题。

所以，对表进行第三范式的规范化处理是第一重要的，而反规范化处理则需谨慎考虑、不宜过多使用。“规范化处理”以及“反规范化处理”不是自相矛盾之举，而是性能优化的策略。

除了优化表结构之外，优化数据库的环境参数也能够提高数据库的性能。例如给服务器配置更快的CPU，增加内存。运行数据库是非常消耗内存的，内存对数据库性能影响比较大。由于现在市场上的内存条越来越便宜，所以为服务器配置足够多的内存恐怕是成本最低、难度最低、见效最快的性能优化方法。

在安装数据库系统时，要为系统指定“块大小”（一次物理读写操作所设计的字节数）。在创建表时，也要为表指定一定的空间。如果“块大小”和“表空间”与实际的数据存储不匹配的话，那么会产生许多磁盘碎片，这将降低数据库物理操作的性能。

能否有效地优化应用软件数据库的性能，主要取决于开发者对数据库系统的熟悉程度以及开发经验。

　　● 数据库安全问题

提高软件系统的安全性应当从“管理”和“技术”两方面着手。这里仅考虑技术手段（因为安全管理超出了软件工程范畴），一般原则如下：

用户只能用账号登陆到应用软件，通过应用软件访问数据库，而没有其它途径可以操作数据库。

对用户账号的密码进行加密处理，确保在任何地方都不会出现密码的明文。

确定每个角色对数据库表的操作权限，如创建、检索、更新、删除等。每个角色拥有刚好能够完成任务的权限，不多也不少。在应用时再为用户分配角色，则每个用户的权限等于他所兼角色的权限之和。

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