データベースの導入を検討している方に向けて、データベースの構造とスキーマの関係性について解説します。
データベースを利用する際に悩みがちであるのが「スキーマ」と呼ばれる概念です。
どのような意味や役割を持つのか、また種類によってどのような違いがあるのかと悩む方は少なくありません。
そこで今回の記事では、データベースの構造におけるデータを格納する場所との関係性について解説します。
参考にしていただければ、データを格納する場所の種類ごとの違いや特徴についておわかりいただけるはずです。
目次
データベースのスキーマとは？
データベースにおける「スキーマ」とは、いわば「設計図」のことです。
構築するにはデータを格納する構造やアルゴリズムが必要となります。
そこで必要となるのが、データの洗い出しや整理のルールを決めるための設計図です。
データを格納する場所を定義することにより、データを格納する基準を決められるようになります。
データ格納の基準が決まれば、データベースの使いやすさも向上するものです。
スキーマには次の3つの構造があります。
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外部スキーマ
外部スキーマとは、データベースの構造をユーザーの視点から定義するものです。
実際に使用する人の立場に立って考えられたデータを格納する場所のことを指します。
求められるデータを検索した際に、表示されるビューは外部での設計図です。
SQLビューが外部での設計図であると考えればわかりやすいでしょう。
概念スキーマ
概念スキーマは、データベースで利用される論理データのことです。
外部での設計図が利用者の立場に立ったものであったのと反対に、概念上の設計図は開発者側の立場に立ったデータベースのことです。
主に格納されるデータの情報やデータ同士の関係性について定義するものです。
「データの関係性を定義するテーブル」と考えればわかりやすいのではないでしょうか。
内部スキーマ
概念上の設計図の論理データを格納する定義づけを行うのが内部スキーマです。
内部の設計図は定義されたデータを、実際にどのように格納するかを決定するスキーマのことを指します。
物理設計の段階で決定されるものです。
スキーマに関する用語
データベースの構造ではスキーマと呼ばれる概念が欠かせません。
そしてスキーマとの単語が出てくる際に、同時に知っておきたい単語もあります。
次の2つの単語は、スキーマを理解するためにも意味を把握しておいてください。
用語1：テーブル
「テーブル」とはデータを整理するための枠組みのことです。
行と列によって構成されており、いわば表のようなものとなります。
エクセルの表のような形と言えばイメージしやすいでしょう。
テーブルによって検索性が高まります。
2つのテーブルを関連付けることもでき、データが二重になることの予防も可能です。
データベースでは基本的にテーブルによってデータが整理されるため、基本的な要素といえるでしょう。
用語2：ディレクトリ
「ディレクトリ」はいわゆる「フォルダ」のことです。
OSにおいてファイルを作成してデータを格納した際に、いくつかのディレクトリに分類して保存されます。
データ格納場所はスキーマですが、OS上では複数個のディレクトリとなります。
OS上でのデータ保存を行う場合は、データはファイルとしてディレクトリに保存されるものです。
それに対してデータを格納する場所では、データベース上にてデータが保存される場所であることに違いがあります。
ディレクトリはOS上にあるフォルダのことであると認識しておけば間違いないでしょう。
データベースとスキーマの関係
構造においては、データを格納する場所との関連性は断ち切れません。
それではなぜ、データベースとデータを格納する場所は切っても切れない関係性なのでしょうか？
構造の定義・安全性の確保・整合性の確保の3つの視点から解説していきます。
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関係1：データベースの構造を定義できる
まずは構造を定義できることについてです。
データを格納する場所とは、データベースの中に格納されているテーブルやフィールドの構造を定義する役割を持ちます。
定義づけることにより、構造の特徴や、格納されているデータの詳細について明確化されるのです。
スキーマとは構造のことを意味します。
つまりデータベースにおける「構造」の役割を担うのがデータを格納する場所です。
スキーマがなければ構造が成り立ちません。
関係2：データの安全性を保てる
格納されているデータの安全性を保つためにもデータを格納する場所が必要となります。
なぜならスキーマとはデータへのアクセス制御を行う役割も担っているためです。
もしアクセス権限のないユーザーがデータベースにアクセスしようと試みたとしましょう。
必要のないデータが登録されてしまったり、データが重複させられてしまったりすることがあるかもしれません。
またデータの内容を盗み取られる可能性もあるでしょう。
データを格納する場所があれば格納されているデータの安全性を確保できます。
セキュリティレベルを高める意味でも、データを格納する場所は役立っていると言えるでしょう。
関係3：データの整合性を保てる
データの整合性を保つのもデータを格納する場所の役割のひとつです。
データを格納する場所には制約を設定してテーブルにおける関連性を明らかにする役割があります。
そしてカラムに入力できるデータの形や桁数の制限も可能です。
そのため入力にミスがあったとしても、不正な数値が格納されません。
格納される数値を制限することにより、データの整合性を保つこともスキーマの重要な役割のひとつです。
スキーマの設計方法
最後にスキーマの設計方法について解説します。
設計方法1：要件を収集する
まずは要件を収集しましょう。
格納するデータの種類や関係性について、必要となる要件を集めて設計のための準備を行います。
設計方法2：概念スキーマを設計する
次に概念スキーマを設計します。
概念状の設計では格納されるデータの種類と構造から、モデルを作成することから始めてください。
またインデックスの作成やパフォーマンスの最適化も同時に行う必要があります。
設計方法3：外部スキーマを設計する
外部スキーマの設計も必要です。
外部での設計図の設計ではまず、データや操作など、必要となるものを洗い出しましょう。
そしてモデルを作成し、ビューを定義したらアクセス制御を設定します。
設計方法4：内部スキーマを設計する
続いては内部スキーマの設計を行います。
実際に行われるデータの格納方法とアクセス方法を定義する段階です。
ストレージを選択して目的の場所にデータを格納できるようにしたり、バックアップ・リカバリーの設計をしたりします。
設計方法5：スキーマを実装する
最後にデータを格納する場所を実装しましょう。
設計したスキーマをデータベースに実装したら設計完了です。
データベースは3つの構造のスキーマに支えられている
いかがでしたでしょうか？
この記事を読んでいただくことで、データベースにおける3つの構造のデータを格納する場所がご理解いただけたと思います。
データベースのデータを格納する場所は3つの構造にわかれています。
外部スキーマ・概念スキーマ・内部スキーマにはそれぞれの特徴があります。
データベースを活用する際にはぜひ特徴と違いについて把握しておきたいものです。
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データベースの構造やスキーマについてわかりにくいと思われているなら、ぜひお気軽にご相談ください。
