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数据库工程是指基于DBS生存周期的所有活动的集合，其中包括数据库的规划、设计、实现和管理等。在DBS的管理方面，主要是对数据库进行控制，也就是2.4节所讨论的内容。
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数据库设计是指对一个给定的应用环境，提供一个确定最优数据模型与处理模式的逻辑设计，以及一个确定数据库存储结构与存取方法的物理设计，建立起能反映现实世界信息和信息联系及满足用户数据要求和加工要求，以能够被某个DBMS所接受，同时能实现系统目标并有效存取数据的数据库。
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基于DBS生存期的数据库设计分成5个阶段，分别为规划、需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。
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规划阶段的主要任务是进行建立数据库的必要性及可行性分析，确定DBS在组织中和信息系统中的地位，以及各个数据库之间的联系。有关这方面的详细知识，请阅读8.5节。
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需求分析可以通过3步来完成，即需求信息的收集、分析整理和评审，其目的在于对系统的应用情况做全面详细的调查，确定企业组织的目标，收集支持系统总的设计目标的基础数据和对这些数据的要求，确定用户的需求，并把这些要求写成用户和数据设计者都能够接受的文档。有关这方面的详细知识，请阅读8.6节。
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概念设计（概念结构设计）阶段的目标是对需求说明书提供的所有数据和处理要求进行抽象与综合处理，按一定的方法构造反映用户环境的数据及其相互联系的概念模型，即用户的数据模型或企业数据模型。这种概念数据模型与DBMS无关，是面向现实世界的、极易为用户所理解的数据模型。为保证所设计的概念数据模型能正确、完全地反映用户的数据及其相互关系，便于进行所要求的各种处理，在本阶段设计中可吸收用户参与和评议设计。在进行概念结构设计时，可先设计各个应用的视图，即各个应用所看到的数据及其结构，然后再进行视图集成，以形成一个单一的概念数据模型。这样形成的初步数据模型还要经过数据库设计者和用户的审查与修改，最后形成所需的概念数据模型。
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有关概念模型的建立，请阅读2.6节。对概念模型的要求是：
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（1）概念模型是对现实世界的抽象和概括，它应真实、充分地反映现实世界中事物和事物之间的联系，有丰富的语义表达能力，能表达用户的各种需求，包括描述现实世界中各种对象及其复杂联系、用户对数据对象的处理要求和手段。
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（2）概念模型应简洁、明晰、独立于机器、容易理解、方便数据库设计人员与应用人员交换意见，使用户能积极地参与数据库的设计工作。
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（3）概念模型应易于变动。当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和补充。
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（4）概念模型应很容易向关系、层次或网状等各种数据模型转换，易于从概念模式导出与DBMS有关的逻辑模式。
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逻辑设计（逻辑结构设计）主要是把概念模式转换成DBMS能处理的模式。转换过程中要对模式进行评价和性能测试，以便获得较好的模式设计。逻辑设计的主要内容包括初始模式的形成、子模式设计、应用程序设计梗概、模式评价、修正模式（通过模式分解或模式合并来实现规范化）。
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逻辑设计的目的是把概念设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用的具体机器上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构，包括数据库模式和外模式。
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（1）独立于DBMS的概念模式，即概念设计阶段产生的所有局部和全局概念模式。
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（2）处理需求，即需求分析阶段产生的业务活动分析结果。
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（3）约束条件，即完整性、一致性、安全性要求及响应时间要求等。
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（4）DBMS特性，即特定的DBMS所支持的模式、子模式和程序语法的形式规则。
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逻辑设计过程输出的信息有DBMS可处理的模式、子模式、应用程序设计指南、物理设计指南。
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物理设计（物理结构设计）是指对一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，所谓数据库的物理结构主要指数据库在物理设备上的存储结构和存取方法。
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（1）设计存储记录结构，包括记录的组成、数据项的类型和长度，以及逻辑记录到存储记录的映射。
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（3）设计访问方法，为存储在物理设备上的数据提供存储和检索的能力。
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在进行数据库设计的过程中，性能标准和性能约束的要求是设计者必须考虑的。通常性能约束也被看做需求的一部分，而性能标准是从不同的性能约束中推导出来的。一些典型的约束有：查询响应时间的上限，系统破坏后的恢复时间，为维护安全性和完整性而需要的特殊数据，等等。对最终结构进行性能标准的估价除了上述的响应时间外，还有更新、存储，以及再组织的代价。数据库设计过程的输出，主要有两部分：一部分是完整的数据库结构，其中包括逻辑结构与物理结构；另一部分是基于数据库结构和处理需求的应用程序的设计准则。这些输出都是以说明书的形式出现的。
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为了使数据库设计更合理有效，需要有效的指导原则，这种指导原则称为数据库设计方法学。一个好的数据库设计方法学应该能在合理的期限内，以合理的工作量，产生一个有实用价值的数据库结构。这里“实用价值”是指满足用户关于功能、性能、安全性、完整性及发展需求等诸方面的要求，同时又服从于特定DBMS的约束，且可用简单的数据模型来表示。方法学还具有足够的通用性、灵活性和可再生产性（不同的设计者应用同一方法学于同一设计问题时，应得到相同或类似的结果）。它有自顶向下、逐步求精的数据库结构设计过程，它对数据库结构和应用软件采取“多步设计评审方法”，其目的是要尽早发现系统设计中的错误，并在生存期的早期阶段给予纠正，以减少系统研制的成本。它有分析式、启发式或过程式的设计技术和定量（前面已讲到的如查询响应时间等）及定性的数据库评价原则。数据库定性分析是指其灵活性、适应性、新用户对设计的可理解性、与其他系统兼容性、对新环境的可改变性、恢复和重启动能力、对模块增生的分割和接受能力等。在数据库设计方法学中，信息需求渗透到数据库设计的整个过程，并且需要有3种基本类型的描述机制：
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（1）实现设计过程的最终结果将用DBMS的DDL（Data Definition Language，数据定义语言）表示。DDL完全是针对现有的DBMS而言的。
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（2）信息输入的描述。包括需求信息的收集和分析，数据元素及其联系的同义词、异义词和重叠定义等。这些都不容易用软件工具实现，可能要用到一些人工方式。
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（3）在信息输入和DDL描述之间的其他中间步骤的结果的描述。主要的中间结果是实体联系图，它是概念设计的产物，在概念设计和逻辑设计之间起桥梁作用。
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：基于生存期的设计方法学进行设计并不是数据库设计的唯一途径。近年来由于设计辅助工具、第四代语言和程序自动生成技术的发展，快速原型法也是数据库设计中常用的方法。
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为了使数据库结构能适应应用中可能发生的变化，在数据库设计中，要充分注意数据库结构的可扩充性。例如，在设计数据库的时候要考虑到哪些数据字段将来可能会发生变更；给文本字段留足余量；估算未来5~10年的扩充数据量等。
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