數(shù)據(jù)庫的生命周期主要分為四個階段：需求分析、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、實現(xiàn)維護。

這個系列的博文將主要關(guān)注數(shù)據(jù)庫生命周期中的前兩個階段（需求分析、邏輯設(shè)計），還會涉及反范式化設(shè)計的一些內(nèi)容。如圖中高亮圈出的部分。

數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計，包括索引的選擇與優(yōu)化、數(shù)據(jù)分區(qū)等內(nèi)容。這些內(nèi)容也非常豐富，而且可以自成體系，園子里也有很多好文章，故在本系列中不作主要關(guān)注。本文最后將給出一些鏈接供大家參考。

數(shù)據(jù)庫生命周期的四個階段又能細分為多個小步驟，我們配合圖（1）來看看每一小步包含的內(nèi)容。

階段1 需求分析

數(shù)據(jù)庫設(shè)計與軟件設(shè)計一樣首先需要進行需求分析。

我們需要與數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者和使用者進行訪談。對訪談獲得的信息進行整理、分析，并撰寫正式的需求文檔。

需求文檔中需包含：需要處理的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的自然關(guān)系；數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的硬件環(huán)境、軟件平臺等；

階段2 邏輯設(shè)計

使用ER或UML建模技術(shù)，創(chuàng)建概念數(shù)據(jù)模型圖，展示所有數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)間關(guān)系。最終概念數(shù)據(jù)模型必須被轉(zhuǎn)化為范式化的表。

數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計主要步驟包括：

a) 概念數(shù)據(jù)建模

注：在需求分析完成后，使用ER圖或UML圖對數(shù)據(jù)進行建模。使用ER圖或UML圖描述需求中的語義，即得到了數(shù)據(jù)概念模型（Conceptual Data Model），例如：三元關(guān)系（ternary relationships）、超類（supertypes）、子類（subtypes）等。

注：當在大型項目設(shè)計或多人參與設(shè)計的情況下，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)和關(guān)系的多個視圖。這些視圖必須進行化簡與集成，消除模型中的冗余與不一致，最終形成一個全局的模型。多視圖集成可以使用ER建模語義中的同義詞(synonyms)、聚合(aggregation)、泛化(generalization)等方法。多視圖集成在整合多個應(yīng)用的場景中也非常重要。

階段3 物理設(shè)計

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計包括選擇索引，數(shù)據(jù)分區(qū)與分組等。

邏輯設(shè)計方法學(xué)通過減少需要分析的數(shù)據(jù)依賴，簡化了大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，這也減輕了數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段的壓力。

1. 概念數(shù)據(jù)建模和多視圖集成準確地反映了現(xiàn)實需求場景

2. 范式化在模型轉(zhuǎn)化為SQL表的過程中保留了數(shù)據(jù)完整性

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的目標是盡可能優(yōu)化性能。

物理設(shè)計階段，全局表結(jié)構(gòu)可能需要進行重構(gòu)來滿足性能上的需求，這被稱為反范式化。

反范式化的步驟包括：

1. 辨別關(guān)鍵性流程，如頻繁運行、大容量、高優(yōu)先級的處理操作

2. 通過增加冗余來提高關(guān)鍵性流程的性能

3. 評估所造成的代價（對查詢、修改、存儲的影響）和可能損失的數(shù)據(jù)一致性

階段4 數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)維護

當設(shè)計完成之后，使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）中的數(shù)據(jù)定義語言（DDL）來創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建完成后，應(yīng)用程序或用戶可以使用數(shù)據(jù)操作語言（DML）來使用（查詢、修改等）該數(shù)據(jù)庫。

一旦數(shù)據(jù)庫開始運行，就需要對其性能進行監(jiān)視。當數(shù)據(jù)庫性能無法滿足要求或用戶提出新的功能需求時，就需要對該數(shù)據(jù)庫進行再設(shè)計與修改。這形成了一個循環(huán)：監(jiān)視 –> 再設(shè)計 –>  修改 –> 監(jiān)視…。