第8章 設計と運用

1. ER図

ER図（Entity-Relationship Diagram）は、データベースの論理構造を視覚的に表現するための図である。Peter Chenが1976年に提唱した。

1.1 エンティティと属性

エンティティ（Entity）：データベースで管理する対象。テーブルに対応する。

属性（Attribute）：エンティティの特性。テーブルの列に対応する。

Table 1. ER図の基本要素

1.2 リレーションシップ

リレーションシップは、エンティティ間の関連を表す。カーディナリティ（多重度）で関連の数量関係を示す。

Table 2. カーディナリティの種類

Fig. 1. ER図の例（受注システム）

-- 多対多の解消例
-- 学生テーブル
CREATE TABLE students (
    student_id INTEGER PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100)
);

-- 講義テーブル
CREATE TABLE courses (
    course_id INTEGER PRIMARY KEY,
    title VARCHAR(200)
);

-- 中間テーブル（受講）
CREATE TABLE enrollments (
    student_id INTEGER,
    course_id INTEGER,
    enrolled_date DATE,
    PRIMARY KEY (student_id, course_id),
    FOREIGN KEY (student_id) REFERENCES students(student_id),
    FOREIGN KEY (course_id) REFERENCES courses(course_id)
);

2. テーブル設計

テーブル設計は、ER図を基にして具体的なテーブル構造を決定するプロセスである。

Table 3. テーブル設計のチェックリスト

Table 4. 命名規則の例

3. トランザクション

3.1 ACID特性

トランザクション（Transaction）は、データベース操作の論理的な単位である。複数の操作を一つのまとまりとして扱い、すべて成功するか、すべて失敗するかのいずれかを保証する。

Table 5. ACID特性

-- トランザクションの基本
BEGIN TRANSACTION;  -- または START TRANSACTION;

-- 銀行振込の例
UPDATE accounts SET balance = balance - 10000 WHERE account_id = 'A001';
UPDATE accounts SET balance = balance + 10000 WHERE account_id = 'B001';

-- 成功時
COMMIT;

-- 失敗時（ロールバック）
ROLLBACK;

-- セーブポイントの使用
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 10000 WHERE account_id = 'A001';
SAVEPOINT sp1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 10000 WHERE account_id = 'B001';
-- エラー発生時、sp1まで戻す
ROLLBACK TO sp1;
COMMIT;

3.2 ロック

ロック（Lock）は、複数のトランザクションが同時にデータにアクセスする際の競合を制御する仕組みである。

Table 6. ロックの種類

Table 7. トランザクション分離レベル

4. バックアップ

バックアップは、データの損失に備えてデータベースの複製を作成することである。障害発生時のリカバリに不可欠である。

Table 8. バックアップの種類

# MySQLのバックアップ
mysqldump -u root -p database_name > backup.sql

# MySQLのリストア
mysql -u root -p database_name < backup.sql

# PostgreSQLのバックアップ
pg_dump -U postgres database_name > backup.sql

# PostgreSQLのリストア
psql -U postgres database_name < backup.sql

# SQLiteのバックアップ（ファイルコピー）
cp database.db backup.db

5. まとめ

Table 9. 第8章のまとめ