Das Design einer Datenbank ist einer der wichtigsten Schritte bei der Entwicklung skalierbarer und leistungsstarker Anwendungen. Datenbankadministratoren (DBAs) müssen beim Entwurf ihrer Datenbanken mehrere Best Practices berücksichtigen, denn ein fehlerhaftes Design kann zu Leistungseinbußen und sogar Datenverlust führen.
Überlegungen zum Datenbankdesign
An erster Stelle müssen Administratoren ein klares Verständnis ihrer Daten haben. Mit welcher Art von Daten arbeiten sie? Wie sind diese strukturiert? Welche Beziehungen bestehen zwischen den einzelnen Daten?
Darüber hinaus ist es entscheidend zu verstehen, wie Stakeholder die Datenbank nutzen werden. Dient sie beispielsweise hauptsächlich der Datenanalyse oder der Speicherung von Transaktionsdaten? Muss sie das Lesen und Schreiben in Echtzeit unterstützen? In der heutigen, von digitalen Technologien geprägten Geschäftswelt nutzen viele Unternehmen Daten als Teil ihrer Business-Intelligence-Erhebung, für Prognosen und als Grundlage für Geschäftsentscheidungen in Echtzeit.
Wenn diese Aspekte berücksichtigt werden, basiert das Datenbankdesign auf einem soliden Fundament.
Grundprinzipien eines guten Datenbankdesigns
Es gibt vier grundlegende Prinzipien eines guten Datenbankdesigns: Genauigkeit, Zugänglichkeit, die Minimierung von Redundanz und die Erfüllung von Erwartungen.
Genauigkeit
Genauigkeit ist entscheidend für die Wahrung der Datenintegrität. Ungenaue Daten können zu falschen Schlussfolgerungen sowie zur Verschwendung von Zeit und Ressourcen führen. Um die Genauigkeit sicherzustellen, müssen Benutzer Daten korrekt und konsistent eingeben. Außerdem sollten die Daten regelmäßig überprüft werden, um eventuell eingeführte Fehler zu erkennen.
Zugänglichkeit
Zugänglichkeit ist unerlässlich, damit Daten schnell und einfach abgerufen werden können. Benutzer sollten die benötigten Informationen problemlos finden können.
Dazu müssen Daten gut organisiert und logisch gespeichert werden. Datenbankadministratoren können die Zugänglichkeit verbessern, indem sie klare und prägnante Indizes erstellen und die Datenbankstruktur dokumentieren.
Redundanz minimieren
Die Minimierung von Redundanz ist entscheidend, um Speicherkosten zu senken und Fehler zu vermeiden. Doppelte Datenkopien beanspruchen unnötig Speicherplatz und können Ungenauigkeiten verursachen, wenn sie nicht korrekt synchronisiert werden.
Beim Entwurf einer Datenbank sollten DBAs unnötige Duplikate von Daten vermeiden. Wenn identische Datenkopien benötigt werden, sollte sichergestellt werden, dass sie stets aktuell gehalten werden.
Erwartungen erfüllen
Es ist entscheidend, eine Datenbank zu entwerfen, die den Anforderungen der Benutzer entspricht. Datenbankadministratoren sollten sich mit den Benutzern abstimmen, um deren Anforderungen und Erwartungen zu verstehen. Anschließend sollte die Datenbank so gestaltet werden, dass Benutzer die benötigten Daten einfach finden und abrufen können.
10 Best Practices für das Datenbankdesign
1. Datenbankziele festlegen
Eine Datenbank zu entwerfen, ohne zuvor die eigenen Ziele festzulegen, ist ein Rezept für eine Katastrophe. Wenn Sie nicht alle Stakeholder wie Projektmanager, Power-User und Entwickler einbeziehen, riskieren Sie, wichtige Informationen zu übersehen, die Ihre Designentscheidungen beeinflussen könnten.
Beispielsweise erkennen Sie möglicherweise nicht, wie viele Daten gespeichert werden müssen oder wie Benutzer darauf zugreifen werden. Dies kann später zu Problemen führen, wenn Ihre Datenbank die Anforderungen der Benutzer nicht erfüllen kann.
Wenn Sie die Ziele Ihrer Datenbank nicht verstehen, kann es außerdem schwierig werden, die Leistung zu optimieren oder die Datenqualität sicherzustellen.
2. Einfach halten
In der Welt des Datenbankdesigns wird das Prinzip des „Einfachhaltens“ häufig als Best Practice angeführt. Dahinter steht die Vorstellung, dass eine komplexe Datenbank schwieriger zu warten und fehleranfälliger ist als eine einfachere.
Das gilt insbesondere bei Änderungen an der Datenbankstruktur. Bei einer komplexen Datenbank kann es schwierig sein zu verstehen, wie alle Komponenten zusammenwirken. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Sie bei einer Änderung versehentlich etwas beschädigen.
Im Gegensatz dazu ist eine einfachere Datenbank leichter zu verstehen und verursacht bei Änderungen weniger wahrscheinlich Probleme. Außerdem ist eine einfachere Datenbank oft effizienter, da zum Abrufen von Daten weniger Komponenten verarbeitet werden müssen.
3. Den richtigen Datenbanktyp auswählen
Die Best Practices für das Datenbankdesign schreiben vor, den Datenbanktyp festzulegen, bevor Sie fortfahren. Die beiden wichtigsten Optionen sind SQL (Structured Query Language) und NoSQL (Not only SQL), wobei die meisten großen Unternehmen inzwischen in einer hybriden Umgebung arbeiten, die beide Varianten nutzt.
Neben der Auswahl von SQL oder NoSQL müssen DBAs auch festlegen, welches Datenmodell verwendet werden soll: relational, hierarchisch, Netzwerk- oder objektorientiert.
Sobald diese Entscheidungen getroffen sind, können DBAs mit der Normalisierung der Daten beginnen. Die Normalisierung reduziert Redundanz und stellt sicher, dass jedes Datenelement nur an einem Ort gespeichert wird. Überprüfen Sie Abhängigkeiten, um Anomalien beim Aktualisieren, Einfügen und Löschen zu verhindern.
4. Transparente Strukturen schaffen
Eine Datenbank ist ein wichtiges Werkzeug für jedes Unternehmen. Daher muss sie so gestaltet sein, dass sie für alle Personen, die sie benötigen, übersichtlich und einfach zu bedienen ist. Das bedeutet, transparente Strukturen zu schaffen und einheitliche Namenskonventionen zu verwenden.
Ebenso wichtig ist es, Abkürzungen, verkürzte Schreibweisen oder Pluralformen zu vermeiden, da sie die Nutzung der Datenbank erschweren können. Auch wenn es verlockend sein mag, das Rad neu zu erfinden, sollte man nicht vergessen, dass es darum geht, die Arbeit für diejenigen zu erleichtern, die die Datenbank irgendwann ändern müssen.
5. Sicherheit by Design
Security by Design ist eine Best Practice für das Datenbankdesign. Datenbankadministratoren sollten von Beginn des Entwurfsprozesses an über die Datensicherheit nachdenken. Indem sie die Sicherheit von Anfang an berücksichtigen, können sie potenzielle Schwachstellen vermeiden und sicherstellen, dass die Datenbank geschützt ist.
Bei Security by Design wird die Sicherheit in jede Phase des Entwicklungsprozesses integriert. Dazu gehören die Identifizierung potenzieller Bedrohungen und die Umsetzung von Gegenmaßnahmen wie Verschlüsselung zum Schutz der Daten. Auch die Einführung von Zugriffskontrollen und die Beschränkung administrativer Rechte sind notwendige Maßnahmen.
Darüber hinaus trägt Security by Design dazu bei, dass die Datenbank stets mit den neuesten Sicherheitspatches und Updates aktualisiert wird.
6. Compliance an erste Stelle setzen
Beim Entwurf einer Datenbank müssen die Anforderungen verschiedener Datenschutzgesetze unbedingt berücksichtigt werden. Daten unterliegen strengen gesetzlichen Regelungen, und Unternehmen müssen zahlreiche Gesetze auf nationaler und internationaler Ebene beachten. Zu den zahlreichen länder- und regionsspezifischen Gesetzen und Vorschriften gehören:
- California Consumer Privacy Act (CCPA)
- EU-Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO)
- Canadian Personal Information Protection and Electronic Documents Act (PIPEDA)
- UK Data Protection Act
Die Nichteinhaltung dieser Gesetze kann erhebliche Strafen nach sich ziehen, darunter Geld- und Freiheitsstrafen. Daher muss unbedingt sichergestellt werden, dass die Datenbank im Einklang mit allen einschlägigen Gesetzen und Vorschriften entworfen wird.
Dazu kann es erforderlich sein, juristischen Rat einzuholen, um sicherzustellen, dass die Datenbank alle geltenden Anforderungen erfüllt. Ebenso wichtig ist es, Datenbankadministratoren zu den relevanten gesetzlichen Bestimmungen zu schulen.
Darüber hinaus sollte das Unternehmen die Datenbank regelmäßig überprüfen, um sicherzustellen, dass sie weiterhin den sich ändernden Gesetzen und Vorschriften entspricht.
7. Silos aufbrechen
Eine Best Practice für das Datenbankdesign besteht darin, die Silos zwischen Entwicklern und Datenbankadministratoren aufzubrechen. Wenn Unternehmen die Datenbank als etwas betrachten, das von anderen Teilen des IT-Ökosystems getrennt ist, kann dies zu Abweichungen führen.
Um dies zu vermeiden, ist es wichtig, Erwartungen zu kommunizieren und die DBAs frühzeitig und regelmäßig einzubeziehen. So sind alle auf demselben Stand und arbeiten gemeinsam auf ein Ziel hin.
8. Dokumentation ist entscheidend
Dokumentation ist ein wesentlicher Bestandteil des Datenbankdesigns. Sie trägt dazu bei, dass das Design klar und verständlich ist, und kann bei künftigen Änderungen als wertvolle Referenz dienen.
Dokumentation kann jedoch mühsam und zeitaufwendig sein, und viele Datenbankadministratoren (DBAs) scheuen diese Arbeit. Dennoch ist es unerlässlich, jedes Datenbankdesign angemessen zu dokumentieren.
Das Dokument sollte eine Beschreibung des Datenmodells, der Tabellen und Spalten, der Beziehungen zwischen den Tabellen sowie anderer relevanter Informationen enthalten. Außerdem ist es entscheidend, diese Dokumentation stets aktuell zu halten, während sich das Datenbankdesign weiterentwickelt.
9. Für Geschwindigkeit optimieren
DBAs können dies auf verschiedene Weise erreichen, beispielsweise durch das Erstellen von Indizes für häufige Abfragen. Dadurch werden Suchvorgänge beschleunigt, weil nicht bei jeder Abfrage die gesamte Datenbank durchsucht werden muss.
Darüber hinaus kann ein Datenbankanalysator ermitteln, ob ein Index oder ein Clustered Index erforderlich ist. So wird sichergestellt, dass nur die benötigten Daten abgerufen werden, was den Suchvorgang zusätzlich beschleunigt. Schließlich können DBAs Suchwerkzeuge wie Elasticsearch einsetzen, um Suchvorgänge zu beschleunigen.
10. Einen separaten Server verwenden
Verwenden Sie schließlich einen separaten Server für die Datenbank. Dadurch werden Rechenressourcen freigesetzt, da der Datenbankserver ausschließlich für diesen Zweck eingesetzt und entsprechend konfiguriert werden kann.
Dies erhöht auch die Sicherheit, da der Datenbankserver von anderen Systemen isoliert und besser geschützt werden kann. Außerdem kann ein separater Datenbankserver die Leistung verbessern, da die Datenbank speziell für eine optimale Leistung dimensioniert und konfiguriert werden kann.
Und schließlich vereinfacht die Verwendung eines separaten Datenbankservers die Administration und Verwaltung, da alle Datenbanken an einem Ort verwaltet werden können.
Die Bedeutung eines guten Datenbankdesigns
Best Practices für das Datenbankdesign sind entscheidend, damit Ihre Datenbank effektiv skalieren kann, wenn sich Ihre Anforderungen im Laufe der Zeit verändern und wachsen. Mit sorgfältiger Planung können Sie viele häufige Fallstricke vermeiden, die später zu Problemen führen können.
Wenn Sie diese Best Practices befolgen, können Sie Ihre Investition in Ihr wertvollstes Kapital maximieren – Ihre Daten.