軟件開發(fā)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計問題研究

徐 亮

(江蘇中江網(wǎng)傳媒股份有限公司,江蘇 南京 210000)

0 引言

在數(shù)據(jù)庫的發(fā)展過程中,數(shù)據(jù)庫設(shè)計以一種衍生技術(shù)的形式存在,同時作為信息技術(shù)發(fā)展中的一項(xiàng)重要技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展。從技術(shù)水平來看,數(shù)據(jù)庫開發(fā)對技術(shù)提出的要求較為嚴(yán)格。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)在軟件行業(yè)中重要性的日益凸顯,設(shè)計的重要性及設(shè)計難度亦開始顯現(xiàn)。對于軟件開發(fā)人員而言,在設(shè)計與使用軟件的過程中,必須重點(diǎn)把握數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與使用質(zhì)量,并保證軟件有足夠高的普適性及實(shí)用性,最大限度地發(fā)揮軟件數(shù)據(jù)庫技術(shù)的作用及功能,在保證軟件質(zhì)量及其運(yùn)行穩(wěn)定性的同時,從整體層面提升系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

1 軟件開發(fā)中數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要解決的問題

對于軟件開發(fā)這一系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性的工程來說,數(shù)據(jù)庫安全設(shè)計的重要性不言而喻,開發(fā)人員需要充分考慮會對數(shù)據(jù)庫安全性產(chǎn)生影響的因素,逐一明確數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中存在的問題,采取有效措施,從源頭解決各類潛在的數(shù)據(jù)庫安全問題。分析目前實(shí)際情況,軟件開發(fā)中數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要解決以下問題。

1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計缺陷

與數(shù)據(jù)信息的日益增多相伴隨,數(shù)據(jù)庫的存儲容量越來越大。在目前較為主流的各類數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)通常都是采用明文的方式存儲于各類設(shè)備中,若存儲設(shè)備不慎丟失,會有很大可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的泄露,而這無疑會對使用數(shù)據(jù)庫的用戶產(chǎn)生不利影響。另外,正是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫文件采用明文方式進(jìn)行存儲,很多網(wǎng)絡(luò)非法用戶可能會利用網(wǎng)絡(luò)及操作系統(tǒng)中存在的相關(guān)漏洞和各類數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行接觸,而這必然會加大數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計之時,需要對此方面的問題給予高度的重視。

1.2 缺省安裝漏洞

在完成數(shù)據(jù)庫的安裝之后,可能會出現(xiàn)用戶名與密碼缺省的問題。在當(dāng)前各類主流數(shù)據(jù)庫中,缺省數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)量往往都很多,而這些缺省密碼具有公開性,網(wǎng)絡(luò)非法攻擊人員可以通過對這些缺省信息的利用實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的簡單登錄。因此,數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員應(yīng)以完善的數(shù)據(jù)庫設(shè)計為基礎(chǔ),加強(qiáng)對數(shù)據(jù)庫缺省安裝漏洞的關(guān)注,采取有效措施解決漏洞[1]。

1.3 人為原因?qū)е碌穆┒?/h3>

在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與應(yīng)用方面,數(shù)據(jù)庫安全同樣非常重要。良好的數(shù)據(jù)庫安全管理工作能夠?qū)⑿畔⑿孤秵栴}的發(fā)生率控制于一個較低水平。不過目前,運(yùn)維人員在對計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)之時有時會出現(xiàn)人為層面的疏忽,如數(shù)據(jù)庫管理人員未基于對最小授權(quán)原則的遵循向數(shù)據(jù)庫用戶授權(quán),方便起見,他們?yōu)橛脩籼峁┹^為寬泛的授權(quán),而這無疑會將數(shù)據(jù)庫的風(fēng)險加大。這同樣是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要重點(diǎn)考慮與解決的一個問題。

2 數(shù)據(jù)庫編程設(shè)計

在利用編程語言對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計之時,可以運(yùn)用結(jié)構(gòu)化查詢語言(Structure Query Language,SQL)。SQL是一種標(biāo)準(zhǔn)方式,此類語言的應(yīng)用有利于數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一設(shè)計與管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),其功能優(yōu)勢突出,編寫簡單、操作方便,可較大規(guī)模使用。

2.1 SQL嵌入式應(yīng)用

主要是在日常程序設(shè)計語言中嵌入SQL,基于C語言和Java語言,運(yùn)用更加靈活的方式,在充分、準(zhǔn)確分析各類語言的基礎(chǔ)上,保證整體語言設(shè)計的規(guī)范性,在簡化數(shù)據(jù)庫語言設(shè)計流程的同時,為數(shù)據(jù)庫語言管理質(zhì)量的提升提供重要支持。

2.2 存儲設(shè)計

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作中,存儲設(shè)計是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作,語言方式比較高級。在程序設(shè)計語言中嵌入存儲設(shè)計語言,可以達(dá)到設(shè)計的過程化目的。實(shí)際上,存儲設(shè)計是對SQL語言的一類程序化拓展,亦是對基本結(jié)構(gòu)的分析,在結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上建立相互之間的嵌套關(guān)系,并完整操作邏輯關(guān)系。對存儲過程進(jìn)行分析,可將其劃分為創(chuàng)建、執(zhí)行以及刪除等相關(guān)步驟,通過編譯與優(yōu)化,將經(jīng)過處理的存儲過程嵌入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中,對于數(shù)據(jù)庫運(yùn)行效率的提升具有積極意義,可以達(dá)到更好地控制與維護(hù)數(shù)據(jù)庫的目的[2]。

2.3 ODBC編程

此編程的主要功能在于分析用戶應(yīng)用、驅(qū)動與數(shù)據(jù)源。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行配置之時,需要合理與有效利用運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)源,或借助Driver Manager執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)增加、刪除與修改操作,以此達(dá)到有效提升數(shù)據(jù)使用效率、為數(shù)據(jù)質(zhì)量提供保證的目的。另外,還可以在使用過程中建立臨時數(shù)據(jù)源,做好對數(shù)據(jù)的分析及整理工作,加快數(shù)據(jù)調(diào)取。Driver Manager的作用體現(xiàn)為控制并使用運(yùn)行環(huán)境,以對數(shù)據(jù)基本驅(qū)動的維持為基礎(chǔ),直接分析并整理數(shù)據(jù),完成對真正數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的搭建。建設(shè)初始化環(huán)境,這是踐行數(shù)據(jù)庫實(shí)踐的一個重要前提條件,而建立連接,則能夠?yàn)閿?shù)據(jù)庫使用質(zhì)量提供保證,對此,可以利用SQL語言建立起數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行程序之間的連接,這一環(huán)節(jié)要設(shè)置連接函數(shù),并對數(shù)據(jù)源名稱及用戶ID等各種基本信息進(jìn)行嚴(yán)格控制[3]。制定具體的執(zhí)行程序,這是順利與有效使用數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ),包括直接執(zhí)行與預(yù)處理,主要是利用SQL數(shù)據(jù)庫發(fā)出具體的執(zhí)行指令,以此為基礎(chǔ)準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)庫結(jié)果,根據(jù)結(jié)果輸出適宜的數(shù)據(jù)信息。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計實(shí)例——資源管理數(shù)據(jù)庫(CMDB)設(shè)計

3.1 CMDB整體架構(gòu)

CMDB對設(shè)計與運(yùn)維功能進(jìn)行結(jié)合,其主要架構(gòu)如圖1所示。

圖1 融合設(shè)計與運(yùn)維功能的CMDB架構(gòu)

(1)數(shù)據(jù)采集層。該層級與很多第三方平臺進(jìn)行結(jié)合而提供具體服務(wù),這些第三方平臺包括人工錄入系統(tǒng)、自動化采集系統(tǒng)以及合同管理系統(tǒng)等。各系統(tǒng)發(fā)揮合力,從多個角度準(zhǔn)確、實(shí)時、高效采集大量數(shù)據(jù),可以為數(shù)據(jù)采集的全面性、豐富性、時效性以及精準(zhǔn)度等提供可靠保證。

(2)基礎(chǔ)資源層。以數(shù)據(jù)采集層采集到的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ),CMDB平臺可以和前文所述數(shù)據(jù)采集層中各類第三方平臺建立密切聯(lián)系,獲取資產(chǎn)、維保以及運(yùn)維等各相關(guān)方面的關(guān)系;而在資源物理屬性與邏輯屬性兩者之間關(guān)聯(lián)的建立,又能為物理、業(yè)務(wù)、性能和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的獲取提供支持。

(3)外部資源層。對于之前已經(jīng)采集到的各類數(shù)據(jù)信息(對設(shè)備參數(shù)及資源庫數(shù)據(jù)等均有涉及),采用相應(yīng)技術(shù)和算法整合并分析各類數(shù)據(jù)信息,以分析結(jié)果為依據(jù)制定相應(yīng)決策,實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)價值的有效創(chuàng)造。

(4)融合應(yīng)用層。在完成對數(shù)據(jù)的分析任務(wù)之后,可以在工程設(shè)計、機(jī)房以及系統(tǒng)運(yùn)維等各類場景中應(yīng)用產(chǎn)出的數(shù)據(jù)價值,將其真正地轉(zhuǎn)換為規(guī)劃設(shè)計及自動化運(yùn)維等的提升。

3.2 CMDB層次設(shè)計

在進(jìn)行CMDB層次設(shè)計之時,需要建立起逐層歸屬或逐層分解等關(guān)系,從下至上進(jìn)行設(shè)計,最底層設(shè)置為資源所屬區(qū)域,基于對由大致小順序的參照,可以將物理區(qū)域劃分為多種不同的類型,涉及局址、機(jī)房、列以及機(jī)架等;而在邏輯區(qū)域方面,又可以進(jìn)一步劃分資源池、模塊和系統(tǒng)等相關(guān)部分。從作用上來看,物理層可以對各種類型的物理類資源表和字段進(jìn)行定義;與之對應(yīng),邏輯層則主要用于對各類邏輯資源進(jìn)行定義[4]。業(yè)務(wù)層所處位置在CMDB層次的最上層,其作用以對數(shù)據(jù)文件和業(yè)務(wù)進(jìn)程等各類相關(guān)指標(biāo)的描述為主要體現(xiàn)。

由上至下對CMDB層級架構(gòu)進(jìn)行觀察,可以發(fā)現(xiàn)各個層級之間存在逐級歸屬關(guān)系。通過采取分層理念與手段對其進(jìn)行管理,有助于縱向數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)目標(biāo)的達(dá)成。若在某一機(jī)房內(nèi)部,某一機(jī)架出現(xiàn)問題或故障,可以及時、準(zhǔn)確而又高效地對受到影響的各設(shè)備、邏輯資源甚至是業(yè)務(wù)線條等進(jìn)行定位,為解決方案的制定提供重要參考。

3.3 CMDN關(guān)系設(shè)計

在完成CMDB層次定義工作之后,為了對各個配置項(xiàng)CI進(jìn)行有效與準(zhǔn)確連接,還需進(jìn)一步做好關(guān)系設(shè)計工作。下面對幾種比較常用的CI關(guān)系進(jìn)行介紹。

(1)安裝:主要是指在某一硬件或是邏輯資源上對軟件進(jìn)行安裝,或是運(yùn)行已經(jīng)成功安裝的軟件。舉例而言,在主機(jī)上安裝數(shù)據(jù)庫。

(2)連接關(guān)系:主要是指建立物理連接層面的關(guān)系。舉例而言,在交換機(jī)上連接主機(jī)。

(3)父子關(guān)系:指的是某一CI作為其他CI中的一部分而存在,舉例而言,刀片服務(wù)器位于刀箱之上,前者是后者的子關(guān)系,而后者是前者的父關(guān)系。

(4)依賴關(guān)系:指的是不同的軟件之間所表現(xiàn)出來的彼此依賴的關(guān)系,換句話來說,對于某一CI,其正常運(yùn)行以及功能的有效發(fā)揮建立于其他CI正常運(yùn)行的基礎(chǔ)之上。舉例而言,在某一業(yè)務(wù)的開展過程中,需要有中間件為其提供重要的支持。

3.4 CMDB數(shù)據(jù)表設(shè)計

目前,CMDB表設(shè)計工作仍有較大比重建立于設(shè)備類型的基礎(chǔ)之上,舉例而言,PC服務(wù)器和刀片服務(wù)器之間都是各自構(gòu)建相應(yīng)數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)表不同,設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲字段同樣會有相應(yīng)的差異。盡管這一方式在初期有設(shè)計難度和復(fù)雜程度比較低的優(yōu)點(diǎn),但是靈活性比較差,并不適宜對多樣性資產(chǎn)進(jìn)行管理,后期如果出現(xiàn)新增表格或新增字段的情況,會有比較大的可能導(dǎo)致現(xiàn)有系統(tǒng)鎖表,或出現(xiàn)較大的I/O動作[5]。

考慮這一問題,建議充分把握數(shù)據(jù)表所具有的實(shí)際特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上開展分類定義工作,保證工作的針對性,準(zhǔn)確區(qū)分固定數(shù)據(jù)表與組合數(shù)據(jù)表。從所具有的特點(diǎn)上來看,固定數(shù)據(jù)表的字段格式比較固定,后期并不會出現(xiàn)頻繁新增或變動的情況。與之不同,組合數(shù)據(jù)表的字段數(shù)量比較多,且后期有比較大的可能發(fā)生變動。對于組合數(shù)據(jù)表,可以進(jìn)一步將其劃分為基本表與擴(kuò)展表,其中,基本表用于記錄IT設(shè)備所具有的公共字段屬性,包括基礎(chǔ)信息、運(yùn)維信息、資產(chǎn)信息、維護(hù)與保養(yǎng)信息以及動力信息等;擴(kuò)展表則更多的是對各類IT設(shè)備獨(dú)有的屬性進(jìn)行存放,包括主機(jī)類、存儲類以及網(wǎng)絡(luò)安全類等類別。

IT設(shè)備資源主要是通過基本表+擴(kuò)展表的組合形式生成各種類型的表。例如:服務(wù)器表可以通過基本表JOIN主機(jī)數(shù)據(jù)域的屬性來生成;而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備表的生成則可以通過基本表JOIN網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)域的屬性來實(shí)現(xiàn)。

為了充分與有效提升數(shù)據(jù)表靈活性,為后期表與字段等的新增提供便利,同時,盡可能地降低對已有表列字段的影響,在進(jìn)行數(shù)據(jù)表的設(shè)計之時,可以選擇性地運(yùn)用多張表,并進(jìn)行虛擬表的構(gòu)建,包括schema表、field表、host主機(jī)表、entity表與value表。

(1)schema表設(shè)計,對表名進(jìn)行記錄,各表名均為一行數(shù)據(jù),另外,還要設(shè)計ID、表名以及描述字段等相關(guān)信息。

(2)field表設(shè)計,對字段信息進(jìn)行記錄,各字段名均為一行數(shù)據(jù),另外,還要進(jìn)行ID、字段名等相關(guān)字段的設(shè)計,借助于外鍵,建立起和schema表之間的多對一關(guān)系。

(3)host主機(jī)表設(shè)計,主要利用schema表與field表對host主機(jī)表進(jìn)行虛擬化,不過host主機(jī)表的作用僅僅在于體現(xiàn)表與表之間的關(guān)系,不具備對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲的作用。

(4)entity表與value表設(shè)計,分別作為key-value對配置項(xiàng)的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。其中,entity表用于記錄某條配置項(xiàng)的實(shí)體數(shù)據(jù)的key值,借助于外鍵建立起和schema表之間的多對一關(guān)系;value表則是記錄此條配置項(xiàng)實(shí)體對應(yīng)的多個字段的值,借助于外鍵,分別建立起和entity表與field表之間的多對一關(guān)系。

上述數(shù)據(jù)表設(shè)計可以在較為明顯的程度上實(shí)現(xiàn)對表和字段存儲方式的優(yōu)化,由以往以列的方式進(jìn)行存儲替換為全部以行的方式進(jìn)行存儲,后期如果有新增表的需要,只需在schema表中增加行即可,同理,如果有增加字段的需要,只需在field表中增加行即可,此設(shè)計方式將對復(fù)雜度的適當(dāng)犧牲作為代價,可以有效提升數(shù)據(jù)表的靈活性,對于后期表與字段的新增操作具有積極意義。

4 結(jié)語

在軟件開發(fā)過程中,數(shù)據(jù)庫設(shè)計發(fā)揮著非常重要的作用,軟件開發(fā)企業(yè)與人員需要對數(shù)據(jù)庫設(shè)計給予高度的重視,提高數(shù)據(jù)庫設(shè)計意識,針對性地強(qiáng)化工作人員的專業(yè)能力,不斷探尋對數(shù)據(jù)庫設(shè)計缺陷、缺省安裝漏洞以及人員漏洞等問題的解決路徑,基于對各種先進(jìn)技術(shù)與手段的運(yùn)用,更加高效地完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作,充分發(fā)揮數(shù)據(jù)庫的價值,推動我國軟件開發(fā)行業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。