ERD là gì? Thành phần, ký hiệu và cách vẽ sơ đồ ERD

Một cơ sở dữ liệu có thể chạy đúng nhưng vẫn rất khó bảo trì nếu các bảng được tạo ra mà thiếu một mô hình tổng thể. ERD giúp biến yêu cầu nghiệp vụ thành sơ đồ trực quan, qua đó làm rõ dữ liệu nào cần lưu, chúng thuộc về thực thể nào và liên kết với nhau ra sao. Cùng Viettel IDC tìm hiểu rõ hơn ERD là gì và cách vẽ sơ đồ thực thể liên kết.

ERD là gì? 

ERD (Entity Relationship Diagram)  hay sơ đồ thực thể liên kết là một dạng biểu đồ trực quan dùng để mô hình hóa cấu trúc dữ liệu của một hệ thống, thể hiện các đối tượng (thực thể) được lưu trữ và mối quan hệ giữa chúng.

Ví dụ, hệ thống bán hàng có thể gồm các thực thể Khách hàng, Đơn hàng, Sản phẩm và Thanh toán. Sơ đồ ERD sẽ thể hiện một khách hàng có thể tạo nhiều đơn hàng, mỗi đơn hàng chứa nhiều sản phẩm và có thể gắn với một giao dịch thanh toán tương ứng.

Mô hình ERD được sử dụng để làm gì?

ERD thường được xây dựng trong giai đoạn phân tích và thiết kế hệ thống, trước khi cơ sở dữ liệu được triển khai trên môi trường thực tế. Mô hình đóng vai trò như một bản thiết kế dữ liệu, giúp các bên liên quan thống nhất cách tổ chức thông tin trước khi bắt đầu lập trình.

Thiết kế cơ sở dữ liệu

Business analyst và kỹ sư cơ sở dữ liệu sử dụng ERD để xác định phạm vi dữ liệu mà hệ thống cần quản lý. Từ sơ đồ này, đội ngũ có thể xác định các bảng cần tạo, thuộc tính cần lưu, khóa chính, khóa ngoại và những quan hệ cần thiết giữa các bảng.

Trong mô hình ba lược đồ của hệ quản trị cơ sở dữ liệu, ERD thường được sử dụng ở tầng khái niệm. Đây là lớp mô tả dữ liệu theo góc nhìn nghiệp vụ, tạo cơ sở để phát triển tiếp thành mô hình logic và mô hình vật lý chi tiết hơn.

Mô hình hóa và tích hợp dữ liệu

Khi dữ liệu được thu thập từ nhiều hệ thống khác nhau, ERD giúp kỹ sư hình dung cách các nguồn dữ liệu liên kết trong một kiến trúc tổng thể. Nhờ đó, đội ngũ có thể xác định điểm giao nhau giữa các bảng, hạn chế trùng lặp và giảm nguy cơ ánh xạ sai dữ liệu. Mô hình ERD đặc biệt hữu ích trong các dự án xây dựng kho dữ liệu, hệ thống báo cáo hoặc nền tảng tích hợp giữa CRM, ERP và các ứng dụng nghiệp vụ. 

Phát hiện lỗi thiết kế cơ sở dữ liệu

So sánh cơ sở dữ liệu hiện tại với sơ đồ ERD có thể giúp phát hiện những vấn đề như thiếu khóa ngoại, quan hệ được thiết lập sai, dữ liệu bị lặp hoặc bảng được tổ chức chưa hợp lý. Đây đều là những nguyên nhân có thể làm truy vấn trở nên phức tạp và ảnh hưởng đến tính toàn vẹn dữ liệu.

Đối với hệ thống có hàng chục hoặc hàng trăm bảng, ERD cung cấp góc nhìn tổng thể để kỹ sư nhanh chóng khoanh vùng khu vực cần kiểm tra. Cách tiếp cận này hiệu quả hơn so với chỉ đọc từng câu lệnh SQL riêng lẻ.

Hỗ trợ tái cấu trúc quy trình nghiệp vụ

Trong các dự án tái cấu trúc quy trình nghiệp vụ, ERD giúp doanh nghiệp quan sát toàn bộ dữ liệu đang phục vụ cho hoạt động hiện tại. Sơ đồ cho thấy thông tin được tạo ra ở đâu, lưu trữ trong thực thể nào và liên kết với các bộ phận khác ra sao. Dựa trên mô hình đó, tổ chức có thể xây dựng kiến trúc dữ liệu mới phù hợp hơn với quy trình vận hành đã được điều chỉnh. 

Các thành phần của ERD gồm những gì?

Một sơ đồ thực thể liên kết thường được hình thành từ ba thành phần cốt lõi gồm thực thể, thuộc tính và mối quan hệ. Bên cạnh đó, các loại khóa và lực lượng quan hệ cũng cần được thể hiện rõ để mô hình có thể chuyển thành cấu trúc cơ sở dữ liệu thực tế.

Thực thể

Thực thể, hay Entity, là một đối tượng có thể được xác định và lưu trữ thông tin trong cơ sở dữ liệu. Thực thể có thể đại diện cho con người, vai trò, sự kiện, khái niệm hoặc một vật thể cụ thể trong nghiệp vụ.

Một số ví dụ về thực thể gồm:

- Con người hoặc vai trò: Khách hàng, sinh viên, nhân viên, quản lý.

- Sự kiện: Giao dịch, đăng ký, đặt hàng, hủy dịch vụ.

- Khái niệm: Hồ sơ, tài khoản, nhóm quyền.

- Đối tượng: Sản phẩm, hóa đơn, email, thiết bị.

Xét theo ngữ pháp, thực thể có thể được xem như danh từ vì đây là đối tượng trung tâm của mô hình. Thuộc tính bổ sung đặc điểm cho thực thể, trong khi mối quan hệ mô tả cách thực thể đó tương tác với những đối tượng khác.

Thuộc tính

Thuộc tính, hay Attribute, là những đặc điểm dùng để mô tả một thực thể. Khi chuyển sang cơ sở dữ liệu, mỗi thuộc tính thường được triển khai thành một cột trong bảng tương ứng.

- Thuộc tính đơn không thể tiếp tục chia nhỏ thành những thành phần có ý nghĩa độc lập. Mã bưu chính hoặc ngày sinh là những ví dụ phổ biến vì mỗi giá trị thường được lưu dưới dạng một trường riêng.

- Thuộc tính tổng hợp có thể được tách thành nhiều thành phần nhỏ hơn. Chẳng hạn, địa chỉ có thể gồm số nhà, tên đường, quận, thành phố và mã bưu chính để phục vụ tìm kiếm hoặc phân loại dữ liệu.

- Thuộc tính dẫn xuất được tính toán từ các thuộc tính khác thay vì lưu trực tiếp. Ví dụ, tuổi của khách hàng có thể được tính từ ngày sinh và thời điểm hiện tại, qua đó hạn chế dữ liệu lỗi thời.

- Thuộc tính đa trị có thể chứa nhiều giá trị cho cùng một thực thể. Một khách hàng có thể có nhiều số điện thoại, trong khi thuộc tính đơn trị chỉ lưu một giá trị cho mỗi bản ghi.

Ví dụ, thực thể Khách hàng có thể gồm Mã khách hàng, Họ tên, Email, Số điện thoại, Địa chỉ và Ngày đăng ký. Những thuộc tính này cung cấp thông tin cần thiết để hệ thống nhận diện và quản lý từng khách hàng.

Mối quan hệ

Mối quan hệ, hay Relationship, mô tả cách các thực thể liên kết hoặc tương tác với nhau trong hệ thống. Nếu thực thể tương tự danh từ, mối quan hệ có thể được xem như động từ vì nó thể hiện hành động hoặc sự liên kết giữa các đối tượng.

Ví dụ, Khách hàng đặt Đơn hàng, Nhân viên xử lý Yêu cầu, Sinh viên đăng ký Môn học hoặc Nhà cung cấp phân phối Sản phẩm. Cách đặt tên bằng động từ giúp người đọc hiểu rõ bản chất nghiệp vụ của từng liên kết.

Trong ký pháp Chen, mối quan hệ thường được biểu diễn bằng hình thoi và nối với các thực thể tham gia. Đối với mối quan hệ liên quan đến thực thể yếu, hình thoi kép có thể được sử dụng để thể hiện mức độ phụ thuộc.

Các kiểu quan hệ phổ biến trong sơ đồ ERD

Trong sơ đồ ERD, mối quan hệ cho biết số lượng bản ghi của một thực thể có thể liên kết với thực thể khác. Xác định đúng kiểu quan hệ giúp đội ngũ thiết kế lựa chọn vị trí đặt khóa ngoại, xử lý bảng trung gian và duy trì tính nhất quán của dữ liệu khi triển khai cơ sở dữ liệu.

- Quan hệ một – một (1:1): Mỗi bản ghi trong thực thể thứ nhất chỉ liên kết với một bản ghi trong thực thể thứ hai và ngược lại. Ví dụ, một nhân viên có thể được cấp một tài khoản nội bộ duy nhất, trong khi mỗi tài khoản chỉ thuộc về một nhân viên.

- Quan hệ một – nhiều (1): Một bản ghi ở thực thể thứ nhất có thể liên kết với nhiều bản ghi ở thực thể thứ hai, nhưng mỗi bản ghi phía “nhiều” chỉ thuộc về một bản ghi phía “một”. Chẳng hạn, một khách hàng có thể tạo nhiều đơn hàng, còn mỗi đơn hàng chỉ gắn với một khách hàng.

- Quan hệ nhiều – nhiều (N): Nhiều bản ghi ở cả hai thực thể có thể liên kết với nhau. Ví dụ, một sinh viên có thể đăng ký nhiều môn học và mỗi môn học cũng có nhiều sinh viên tham gia. Khi triển khai cơ sở dữ liệu quan hệ, kiểu liên kết này thường được tách thành hai quan hệ một – nhiều thông qua một bảng trung gian.

Các loại khóa thường xuất hiện trong mô hình ERD

Khóa là một thuộc tính hoặc tập hợp thuộc tính dùng để xác định bản ghi và tạo liên kết giữa các thực thể. Xác định đúng loại khóa giúp hạn chế dữ liệu trùng lặp và duy trì tính toàn vẹn trong cơ sở dữ liệu.

Các công cụ vẽ ERD online được sử dụng phổ biến

Các công cụ vẽ ERD online giúp người dùng mô hình hóa cơ sở dữ liệu nhanh hơn, thuận tiện chỉnh sửa và dễ chia sẻ với các thành viên trong dự án. Tùy theo nhu cầu, doanh nghiệp có thể lựa chọn nền tảng kéo thả đơn giản, công cụ hỗ trợ cộng tác hoặc giải pháp có khả năng sinh mã SQL.

- Draw.io: Cung cấp giao diện kéo thả trực quan và thư viện ký hiệu phù hợp với các sơ đồ ERD cơ bản.

- Lucidchart: Hỗ trợ cộng tác, bình luận và chỉnh sửa sơ đồ theo thời gian thực giữa nhiều thành viên.

- dbdiagram.io: Cho phép mô tả bảng bằng cú pháp văn bản và tự động chuyển cấu trúc đó thành sơ đồ ERD.

- MySQL Workbench: Hỗ trợ thiết kế mô hình dữ liệu vật lý, tạo bảng, thiết lập khóa và sinh câu lệnh SQL.

- Visual Paradigm: Cung cấp các tính năng mô hình hóa chuyên sâu cho ERD, UML, BPMN và nhiều loại sơ đồ khác.

- Microsoft Visio: Phù hợp với doanh nghiệp cần thiết kế sơ đồ cơ sở dữ liệu trong hệ sinh thái Microsoft.

Cách vẽ sơ đồ ERD theo từng bước

Để vẽ ERD, trước hết cần hiểu hệ thống đang quản lý những dữ liệu nào và các nhóm dữ liệu đó liên hệ với nhau ra sao. Sau khi có thông tin cơ bản, có thể triển khai theo năm bước sau:

- Bước 1- Liệt kê các thực thể: Xác định những đối tượng chính cần lưu dữ liệu như Khách hàng, Sản phẩm, Đơn hàng hoặc Nhân viên.

- Bước 2- Thêm thuộc tính cho từng thực thể: Ghi rõ những thông tin cần quản lý, chẳng hạn tên, mã định danh, ngày tạo, số điện thoại hoặc trạng thái.

- Bước 3- Chọn khóa cho mỗi bảng: Xác định Primary Key để phân biệt từng bản ghi và Foreign Key để liên kết dữ liệu giữa các thực thể.

- Bước 4- Nối các thực thể có liên quan: Xác định quan hệ một – một, một – nhiều hoặc nhiều – nhiều dựa trên cách dữ liệu phát sinh trong thực tế.

- Bước 5- Rà soát lại toàn bộ sơ đồ: Kiểm tra xem có thiếu thực thể, trùng thuộc tính, sai khóa hoặc mối quan hệ nào chưa hợp lý hay không.

Kết luận

Tìm hiểu ERD là gì giúp đội ngũ phát triển xác định đúng thực thể, thuộc tính, khóa và mối quan hệ trước khi triển khai cơ sở dữ liệu. Một sơ đồ ERD được xây dựng hợp lý sẽ hạn chế dữ liệu trùng lặp, hỗ trợ chuẩn hóa và tạo nền tảng ổn định để hệ thống mở rộng trong tương lai.