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测试人员为什么要懂数据库设计？

1. 更精准的掌握业务，针对接口测试、Web测试，都是依照项目/产品需求进行用例设计，如果掌握数据库设计知识，能直接面对开发的数据表，更好、更精准的理解业务逻辑；有的项目中，测试人员还会参与到数据库设计的评审中
2. 更正确的数据库断言，面对接口测试、接口自动化测试，能针对业务特点，快速的构建数据库断言语句
3. 数据库测试与验证，包括数据有效性的验证，设计是否合理(比如是否有插入异常、更新异常、删除异常），数据库压力测试，数据库同步验证等
4. 走向测试开发的基础，如果想逐步成长，进入测试开发的工作中，数据库设计是必须要掌握的基础技能

由此可见，测试从业人员熟悉并掌握数据库设计知识是现实的需要，也是想往上发展的基础。

如何进行数据库设计？

要进行数据库设计，需要掌握一些基础技能，包括：

1. 数据库基础知识，包括基本常识、常用概念
2. 数据库设计步骤，掌握如何分析需求，完成概念模型、逻辑模型、物理模型
3. 范式，熟悉常用的规范及要求
4. 实战，掌握根据需求绘制E-R图、物理模型设计，并落地到数据库产品

基本常识一

数据(Data)：承载各类软件业务中重要的载体都称之为数据，数据的类型包括数值、文本、图片、音频、视频等

数据库(DB，Database )：存放上述各类数据的场所或仓库，提供持久化，不易丢失；并且有合理的组织形式，可管理，还能共享

数据库管理系统(DBMS，Database Management System)：对数据加进行管理，提供对数据库的存储管理、安全控制、备份、审计等处理

基本常识二

关系型数据库：传统的数据落地存储模式，建立在严格的数据概念基础上，数据间有规范化的关系，支持ACID特性；常见的产品有MySQL、Oracle、DB2、SQL Server等

非关系型数据库：随着互联网的快速发展，异构数据、大数据的到来，高可扩展和高伸缩性的需求增加，产生了各种的非关系型数据库；其特点是非关系型、分布式、扩展方便，但不能完全满足ACID特性；

常见的非关系型数据库有：

1. 键值型：Memcached、Redis，多用于缓存
2. 列分组型：Hbase等，多用于日志和一些博客平台
3. 文档型：MongoDB等，表结构可动态变化，多用于不同结构的日志处理
4. 图数据库：Neo4j等，一般做推荐引擎或关系图谱

基础概念

数据表：也称二维表，基础的数据保存单位，由列(字段)和行(记录)组成，如下图

字段：规范数据表结构的最小单元，尽量做到不可再分，如下图的浅蓝底部分

数据类型：描述字段的类型，可以有整型、字符串等

主键：唯一的标识一条记录的字段，如下图的学号、课程ID、成绩ID等

外键：引用其他表数据的字段，如下图成绩表中灰色底的学号和课程ID，引用来自于学生表和课程表

视图：组合一个或多个表输出数据子集，具有隐藏数据复杂性，查询简单等特性，如现在想要设计一个学生成绩的报表，就可以针对下图三个表组织一个视图呈现

函数：类似于程序语言的方法，一般做简单的按规则数据替换或转换

存储过程：预编译，可有输入/输出参数，可包含程序流、逻辑处理、事务等操作，用于处理比较复杂的操作，如数据加工

数据完整性：关联表通过外键要能找到主表数据，否则为数据不完整

数据冗余：重复存储了某些内容，占用存储空间，也会带来不一致的风险

数据库设计步骤

1. 需求分析：识别软件需求中的数据的种类、范围、数量、相互间的交流情况和约束条件等
2. 概念模型设计：当软件系统的用户需求确定后，要根据用户需求抽象出其中常见的对象，以及对象间的关系，称做E-R(Entity-Relationship)图；常用实体-关系图表示概念模型；如一个教学信息系统中，会抽象出老师、班级、课程、学生等实体，并涉及到老师教授课程、老师带领班级、学生所在班级等关系
3. 逻辑模型设计：将概念模型细化，细化出概念模型中实体的属性，实体间关系通过哪些属性体现；如教学信息系统中，老师实体包括ID、姓名、性别等特征，通过在课程表上关联老师ID建立起关系
4. 物理模型设计：将上述模型的实体、属性、关系，根据实际的数据库产品，落地成对应的物理表，并构建起表的字段、主键、外键、约束、默认值、是否可空、视图等
5. 验证设计：运行基于上述构建数据库的业务系统，来验证设计的数据CRUD时的正确性、合理性
6. 运行与维护：随着业务需求的不断迭代，数据库也需要一直的优化和重新设计，以保存数据正确性、合理性，还要考虑新旧业务的兼容与扩展

范式

概述

范式(NF，Normal Form)，是关系数据库的理论基础

主要用于数据库结构的设计提供规则和指导，使得设计出的数据具有最好的存储性能、更容易被理解、数据完整性更佳

一共有6种，一般设计中满足1NF、2NF、3NF即可

常见的不满足3NF后带的问题有：数据冗余、插入异常、更新异常、删除异常

第一范式(1NF)

1. 规则：要求数据表中所有字段都是原子性不可分割的；一般的设计都能满足1NF；右图满足1NF
2. 不遵守带来的问题：后续业务处理不方便，如下图左要按省份分类数据

第二范式(2NF)

1. 规则：在1NF基础上，所有非主键列都完全依赖于主键，而不是部分，能有效减少冗余、保证数据完成性；如下图针对组合主键学号+课程ID，右图右计满足2NF
2. 不遵守带来的问题：数据冗余、插入异常、更新异常、删除异常；如一个学生有多门课程，就冗余多个学生姓名、新设立一门课程因没有学生考试而必须将学生信息置空、删除某个学员可能导致课程都没有了

第三范式(3NF)

1. 在2NF基础上，所有非主键列都直接依赖于主键，不能传递依赖，也能有效减少冗余、保证数据完整性；如下图针对主键课程ID，右图设计满足3NF
2. 不遵守带来的问题：主要是数据冗余、插入异常、删除异常等

实战：基于角色的访问控制（RBAC）

需求

一般项目/产品的基础需要，就是需要对不同的用户进行功能授权****

而且，由于用户足够多，天然的会根据人员所在的部门、岗位等情况，某一类人具有相同的授权，也就是需要有“角色”的存在

E-R图

物理模型

1. 一般的设计过程中，针对1对多，会拆成主-外键关系；针对多对多，会添加一个中间表
2. 小型项目数据库设计，可以直接使用Excel进行
3. 中大型项目数据库设计，可以使用PowerDesigner、PDMan等工具
4. 具体见附件：《基础角色的访问控制》数据库设计、RBAC.pdm