第2章 SaaS-HRM数据库设计方案

学习目标：

• 理解多租户的数据库设计方案
• 熟练使用PowerDesigner构建数据库模型

1. 多租户SaaS平台的数据库方案

1.1. 多租户是什么

多租户技术（Multi-TenancyTechnology）又称多重租赁技术：是一种软件架构技术，是实现如何在多用户环境下（此处的多用户一般是面向企业用户）共用相同的系统或程序组件，并且可确保各用户间数据的隔离性。

简单讲： 在一台服务器上运行单个应用实例，它为多个租户（客户）提供服务。从定义中我们可以理解：多租户是一种架构，目的是为了让多用户环境下使用同一套程序，且保证用户间数据隔离。那么重点就很浅显易懂了，多租户的重 点就是同一套程序下实现多用户数据的隔离

1.2 需求分析

传统软件模式，指将软件产品进行买卖，是一种单纯的买卖关系，客户通过买断的方式获取软件的使用权，软件的源码属于客户所有，因此传统软件是部署到企业内部，不同的企业各自部署一套自己的软件系统。

Saas模式，指服务提供商提供的一种软件服务，应用统一部署到服务提供商的服务器上，客户可以根据自己的实际需求按需付费。用户购买基于WEB的软件，而不是将软件安装在自己的电脑上，用户也无需对软件进行定期的维护与管理

在SaaS平台里需要使用共用的数据中心以单一系统架构与服务提供多数客户端相同甚至可定制化的服务，并且仍可以保障客户的数据正常使用。由此带来了新的挑战，就是如何对应用数据进行设计，以支持多租户，而这种设计的 思路，是要在数据的共享、安全隔离和性能间取得平衡。

1.3 多租户的数据库方案分析

目前基于多租户的数据库设计方案通常有如下三种：

• 独立数据库
• 共享数据库、独立 Schema
• 共享数据库、共享数据表

1.3.1 独立数据库

独立数据库：每个租户一个数据库。

优点：为不同的租户提供独立的数据库，有助于简化数据模型的扩展设计，满足不同租户的独特需求；如果出现故障，恢复数据比较简单。

缺点： 增多了数据库的安装数量，随之带来维护成本和购置成本的增加
这种方案与传统的一个客户、一套数据、一套部署类似，差别只在于软件统一部署在运营商那里。由此可见此方案用户数据隔离级别最高，安全性最好，但是成本较高

1.3.2 共享数据库、独立 Schema

什么是Schema？

• oracle数据库：在oracle中一个数据库可以具有多个用户，那么一个用户一般对应一个Schema，表都是建立 在Schema中的,（可以简单的理解：在oracle中一个用户一套数据库表）
• mysql数据库：mysql数据中的schema比较特殊，并不是数据库的下一级，而是等同于数据库。比如执行create schema test 和执行create database test效果是一模一样的。

共享数据库、独立Schema：即多个或所有的租户使用同一个数据库服务（如常见的Oracle或Mysql数据库），但是每个租户有独立的schema。

优点： 为安全性要求较高的租户提供了一定程度的逻辑数据隔离，并不是完全隔离；每个数据库可支持更多的租户数量。

缺点： 如果出现故障，数据恢复比较困难，因为恢复数据库将牵涉到其他租户的数据； 如果需要跨租户统计数据，存在一定困难。
这种方案是方案一的变种。只需要安装一份数据库服务，通过不同的Schema对不同租户的数据进行隔离。由于数据库服务是共享的，所以成本相对低廉。

1.3.3共享数据库、共享数据表

共享数据库、共享数据表：即租户共享同一个Database，同一套数据库表（所有租户的数据都存放在一个数据库 的同一套表中）。在表中增加租户ID等租户标志字段，表明该记录是属于哪个租户的。

优点：所有租户使用同一套数据库，所以成本低廉。

缺点：隔离级别最低，安全性最低，需要在设计开发时加大对安全的开发量，数据备份和恢复最困难。

这种方案和基于传统应用的数据库设计并没有任何区别，但是由于所有租户使用相同的数据库表，所以需要做好对 每个租户数据的隔离安全性处理，这就增加了系统设计和数据管理方面的复杂程度。

1.4 SAAS-HRM数据库设计

在SAAS-HRM平台中，分为了试用版和正式版。试用版采用共享数据库、共享数据表的方式设 计。正式版采用基于mysql的共享数据库、独立 Schema设计（后续）。

2 数据库设计与建模

2.1 数据库设计的三范式

• 第一范式（1NF）：要求数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项。
  举例说明：
  

  
  
  在上面的表中，“家庭信息”和“学校信息”列均不满足原子性的要求，故不满足第一范式，调整如下：
  
  
  
  可见，调整后的每一列都是不可再分的，因此满足第一范式（1NF）；

• 第二范式（2NF）：在1NF的基础上，非码属性必须完全依赖于候选码（在1NF基础上消除非主属性对主码的部分函数依赖）
  第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关（主要针对联合主键而言）。
  举例说明：
  

  
  
  在上图所示的情况中，同一个订单中可能包含不同的产品，因此主键必须是“订单号”和“产品号”联合组成，
  但可以发现，产品数量、产品折扣、产品价格与“订单号”和“产品号”都相关，但是订单金额和订单时间仅与“订单号”相关，与“产品号”无关，
  这样就不满足第二范式的要求，调整如下，需分成两个表：
  
  

• 第三范式（3NF）：在2NF基础上，任何非主属性不依赖于其它非主属性（在2NF基础上消除传递依赖）
  第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。
  举例说明：
  
  
  
  上表中，所有属性都完全依赖于学号，所以满足第二范式，但是“班主任性别”和“班主任年龄”直接依赖的是“班主任姓名”，
  而不是主键“学号”，所以需做如下调整：
  
  
  
  
  

  image

ps:如果把上表中的班主任姓名改成班主任教工号可能更确切，更符合实际情况，不过只要能理解就行。
这样以来，就满足了第三范式的要求。

2.2 数据库建模

了解了数据的设计思想，那对于数据库表的表设计应该怎么做呢？答案是数据库建模
数据库建模：在设计数据库时，对现实世界进行分析、抽象、并从中找出内在联系，进而确定数据库的结构。它主 要包括两部分内容：确定最基本的数据结构；对约束建模。

2.2.1 建模工具

对于数据模型的建模，最有名的要数PowerDesigner，PowerDesigner是在中国软件公司中非常有名的，其易用 性、功能、对流行技术框架的支持、以及它的模型库的管理理念，都深受设计师们喜欢。他的优势在于：不用在使 用create table等语句创建表结构，数据库设计人员只关注如何进行数据建模即可，将来的数据库语句，可以自动生成

具体使用方式这里就不做详细介绍，不会的同学可以自行百度。

2.2.2 使用pd建模

1. 选择新建数据库模型 打开PowerDesigner，文件->建立新模型->model types（选择类型）->Physical Data
   Model(物理模型)

   
   
   

2. 控制面板

   
   
   

3. 创建数据库表
   点即面板按钮中的创建数据库按钮创建数据库模型

   
   
   
4. 导出sql
   菜单->数据库（database）->生成数据库表结构（Generate Database）