資料庫設計是指：根據用戶的需求，在資料庫管理系統上（比如：MySQL、Oracle），設計資料庫的結構和建立資料庫的過程。

資料庫設計的設計內容包括：需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、資料庫的實施和資料庫的運行和維護。

需求分析

需求分析是：確定用戶對資料庫系統的使用需求，得到需求描述。

調查和分析用戶的業務活動和數據的使用情況，弄清所用數據的種類、範圍、數量以及它們在業務活動中交流的情況，確定用戶對資料庫系統的使用要求和各種約束條件等，形成用戶需求規約。

需求分析是在用戶調查的基礎上，通過分析，逐步明確用戶對系統的需求，包括數據需求和圍繞這些數據的業務處理需求。

在需求分析中，通過自頂向下，逐步分解的方法分析系統，分析的結果採用數據流程圖進行圖形化的描述。

概念結構設計

概念結構設計是：依據需求描述，建立抽象的概念數據模型。

概念數據模型最常用的是：實體-聯繫模型（E-R模型，Entity Relationship Model）

總結來說，概念結構設計就是：依據需求描述，得到實體-聯繫模型，並畫出 E-R圖。

對用戶要求描述的現實世界（可能是一個工廠、一個商場或者一個學校等），通過對其中諸處的分類、聚集和概括，建立抽象的概念數據模型。

這個概念數據模型應該反映現實世界各部門的信息結構、信息流動情況、信息間的互相制約關係以及各部門對信息儲存、查詢和加工的要求等。

所建立的概念數據模型應該避開資料庫在電腦上的具體實現細節，用一種抽象的形式表示出來。

以擴充的“E-R模型”為例：

• 第一步：先明確現實世界各部門所含的各種實體及其屬性、實體間的聯繫以及對信息的制約條件等，從而給出各部門內所用信息的局部描述（在資料庫中稱為用戶的局部視圖，即局部 E-R圖）。
• 第二步：再將前面得到的多個用戶的局部視圖集成為一個全局視圖，即用戶要描述的現實世界的概念數據模型。（即全局 E-R圖）

可參考資料：E-R圖及理論知識

邏輯結構設計

邏輯結構設計是：依據概念數據模型，得到資料庫的邏輯數據模型。

邏輯數據模型最常用的是：關係數據模型。

關係數據模型的邏輯結構是一組關係模式的集合。一個實體轉換為一個關係模式。

總結來說，邏輯結構設計就是：依據 E-R圖，得到一組關係模式。

邏輯結構設計的主要工作是：將現實世界的概念數據模型設計成資料庫的一種邏輯數據模式，即適應於某種特定資料庫管理系統所支持的邏輯數據模式。

邏輯結構設計的結果就是所謂“邏輯資料庫”。

物理結構設計

資料庫的物理結構設計就是：為一個給定的邏輯數據模型選取一個最適合應用要求的物理結構的過程。

• 資料庫在物理設備上的存儲結構與存取方法稱為資料庫的物理結構。
• 資料庫的物理結構依賴於選定的資料庫管理系統。

物理結構設計的結果就是所謂“物理資料庫”。

物理結構設計的步驟

資料庫的物理結構設計通常分為兩步：

1. 確定資料庫的物理結構。（物理結構在關係型資料庫中主要指：存取方法和存儲結構）
2. 對物理結構進行評價，評價的重點是：時間和空間效率。

如果評價結果滿足原設計要求，則可進入到物理實施階段，否則，就需要重新設計或修改物理結構，有時甚至要返回到邏輯結構設計階段修改邏輯數據模型。

物理結構設計的任務之一是：根據關係型資料庫管理系統支持的存取方法確定選擇哪些存取方法。

存取方法是快速存取資料庫中數據的技術。

資料庫管理系統一般提供多種存取方法，常用的存取方法為：索引方法、聚簇方法。

索引方法有：B+樹索引、hash 索引。

可參考資料：DBSM常用的數據存取方法

資料庫的實施、運行和維護

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