有赞大数据库设计

1. 大数据量的数据库表设计技巧

大数据量的数据库表设计技巧
即使是一个非常简单的数据库应用系统，它的数据量增加到一定程度也会引起发一系列问题。如果在设计数据库的时候，就提前考虑这些问题，可以避免由于系统反映迟缓而引起的用户抱怨。
技巧1：尽量不要使用代码。比如性别这个字段常见的做法：1代表男，0代表女。这样的做法意味着每一次查询都需要关联代码表。
技巧2：历史数据中所有字段与业务表不要有依赖关系。如保存打印发票的时候，不要只保留单位代码，而应当把单位名称也保存下来。
技巧3：使用中间表。比如职工工资，可以把每一位职工工资的合计保存在一张中间表中，当职工某一工资项目发生变化的时候，同时对中间表的数据做相应更新。
技巧4：使用统计表。需要经常使用的统计数据，生成之后可以用专门的表来保存。
技巧5：分批保存历史数据。历史数据可以分段保存，比如2003年的历史数据保存在 《2003表名》中，而2004年的历史数据则保存在《2004表名》中。
技巧6：把不常用的数据从业务表中移到历史表。比如职工档案表，当某一职工离开公司以后，应该把他的职工档案表中的信息移动到《离职职工档案表》中。
1、经常查询的和不常用的分开几个表，也就是横向切分
2、把不同类型的分成几个表，纵向切分
3、常用联接的建索引
4、服务器放几个硬盘，把数据、日志、索引分盘存放，这样可以提高IO吞吐率
5、用优化器，优化你的查询
6、考虑冗余，这样可以减少连接
7、可以考虑建立统计表，就是实时生成总计表，这样可以避免每次查询都统计一次
8、用极量数据测试一下数据
速度，影响它的因数太多了，且数据量越大越明显。
1、存储将硬盘分成NTFS格式，NTFS比FAT32快，并看你的数据文件大小，1G以上你可以采用多数据库文件，这样可以将存取负载分散到多个物理硬盘或磁盘阵列上。
2、tempdbtempdb也应该被单独的物理硬盘或磁盘阵列上,建议放在RAID0上，这样它的性能最高,不要对它设置最大值让它自动增长
3、日志文件日志文件也应该和数据文件分开在不同的理硬盘或磁盘阵列上，这样也可以提高硬盘I/O性能。
4、分区视图就是将你的数据水平分割在集群服务器上，它适合大规模OLTP,SQL群集上，如果你数据库不是访问特别大不建议使用。
5、簇索引你的表一定有个簇索引，在使用簇索引查询的时候，区块查询是最快的，如用between，应为他是物理连续的，你应该尽量减少对它的updaet,应为这可以使它物理不连续。
6、非簇索引非簇索引与物理顺序无关，设计它时必须有高度的可选择性，可以提高查询速度，但对表update的时候这些非簇索引会影响速度，且占用空间大，如果你愿意用空间和修改时间换取速度可以考虑。
7、索引视图如果在视图上建立索引,那视图的结果集就会被存储起来，对与特定的查询性能可以提高很多，但同样对update语句时它也会严重减低性能，一般用在数据相对稳定的数据仓库中。
8、维护索引你在将索引建好后，定期维护是很重要的，用dbccshowcontig来观察页密度、扫描密度等等，及时用dbccindexdefrag来整理表或视图的索引,在必要的时候用dbccdbreindex来重建索引可以受到良好的效果。
不论你是用几个表1、2、3点都可以提高一定的性能，5、6、8点你是必须做的，至于4、7点看你的需求，我个人是不建议的。

2. 大型数据库的设计原则与开发技巧

随着计算机技术越来越广泛地应用于国民经济的各个领域 在计算机硬件不断微型化的同时 应用系统向着复杂化 大型化的方向发展 数据库是整个系统的核心 它的设计直接关系系统执行的效率和系统的稳定性 因此在软件系统开发中 数据库设计应遵循必要的数据库范式理论 以减少冗余 保证数据的完整性与正确性 只有在合适的数据库产品上设计出合理的数据库模型 才能降低整个系统的编程和维护难度 提高系统的实际运行效率 虽然对于小项目或中等规模的项目开发人员可以很容易地利用范式理论设计出一套符合要求的数据库 但对于一个包含大型数据库的软件项目 就必须有一套完整的设计原则与技巧

一 成立数据小组

大型数据库数据元素多 在设计上有必要成立专门的数据小组 由于数据库设计者不一定是使用者 对系统设计中的数据元素不可能考虑周全 数据库设计出来后 往往难以找到所需的库表 因此数据小组最好由熟悉业务的项目骨干组成

数据小组的职能并非是设计数据库 而是通过需求分析 在参考其他相似系统的基础上 提取系统的基本数据元素 担负对数据库的审核 审核内容包括审核新的数据库元素是否完全 能否实现全部业务需求 对旧数据库（如果存在旧系统）的分析及数据转换 数据库设计的审核 控制及必要调整

二 设计原则

规范命名 所有的库名 表名 域名必须遵循统一的命名规则 并进行必要说明 以方便设计 维护 查询

控制字段的引用 在设计时 可以选择适当的数据库设计管理工具 以方便开发人员的分布式设计和数据小组的集中审核管理 采用统一的命名规则 如果设计的字段已经存在 可直接引用 否则 应重新设计

库表重复控制 在设计过程中 如果发现大部分字段都已存在 开发人员应怀疑所设计的库表是否已存在 通过对字段所在库表及相应设计人员的查询 可以确认库表是否确实重复

并发控制 设计中应进行并发控制 即对于同一个库表 在同一时间只有一个人有控制权 其他人只能进行查询

必要的讨论 数据库设计完成后 数据小组应与相关人员进行讨论 通过讨论来熟悉数据库 从而对设计中存在的问题进行控制或从中获取数据库设计的必要信息

数据小组的审核 库表的定版 修改最终都要通过数据小组的审核 以保证符合必要的要求

头文件处理 每次数据修改后 数据小组要对相应的头文件进行修改（可由管理软件自动完成） 并通知相关的开发人员 以便进行相应的程序修改

三 设计技巧

分类拆分数据量大的表 对于经常使用的表（如某些参数表或代码对照表） 由于其使用频率很高 要尽量减少表中的记录数量 例如 银行的户主账表原来设计成一张表 虽然可以方便程序的设计与维护 但经过分析发现 由于数据量太大 会影响数据的迅速定位 如果将户主账表分别设计为活期户主账 定期户主账及对公户主账等 则可以大大提高查询效率

索引设计 对于大的数据库表 合理的索引能够提高整个数据库的操作效率 在索引设计中 索引字段应挑选重复值较少的字段 在对建有复合索引的字段进行检索时 应注意按照复合索引字段建立的顺序进行 例如 如果对一个 万多条记录的流水表以日期和流水号为序建立复合索引 由于在该表中日期的重复值接近整个表的记录数 用流水号进行查询所用的时间接近 秒 而如果以流水号为索引字段建立索引进行相同的查询 所用时间不到 秒 因此在大型数据库设计中 只有进行合理的索引字段选择 才能有效提高整个数据库的操作效率

数据操作的优化 在大型数据库中 如何提高数据操作效率值得关注 例如 每在数据库流水表中增加一笔业务 就必须从流水控制表中取出流水号 并将其流水号的数值加一 正常情况下 单笔操作的反应速度尚属正常 但当用它进行批量业务处理时 速度会明显减慢 经过分析发现 每次对流水控制表中的流水号数值加一时都要锁定该表 而该表却是整个系统操作的核心 有可能在操作时被其他进程锁定 因而使整个事务操作速度变慢 对这一问题的解决的办法是 根据批量业务的总笔数批量申请流水号 并对流水控制表进行一次更新 即可提高批量业务处理的速度 另一个例子是对插表的优化 对于大批量的业务处理 如果在插入数据库表时用普通的Insert语句 速度会很慢 其原因在于 每次插表都要进行一次I/O操作 花费较长的时间 改进后 可以用Put语句等缓冲区形式等满页后再进行I/O操作 从而提高效率 对大的数据库表进行删除时 一般会直接用Delete语句 这个语句虽然可以进行小表操作 但对大表却会因带来大事务而导致删除速度很慢甚至失败 解决的方法是去掉事务 但更有效的办法是先进行Drop操作再进行重建

数据库参数的调整 数据库参数的调整是一个经验不断积累的过程 应由有经验的系统管理员完成 以Informix数据库为例 记录锁的数目太少会造成锁表的失败 逻辑日志的文件数目太少会造成插入大表失败等 这些问题都应根据实际情况进行必要的调整

必要的工具 在整个数据库的开发与设计过程中 可以先开发一些小的应用工具 如自动生成库表的头文件 插入数据的初始化 数据插入的函数封装 错误跟踪或自动显示等 以此提高数据库的设计与开发效率

避免长事务 对单个大表的删除或插入操作会带来大事务 解决的办法是对参数进行调整 也可以在插入时对文件进行分割 对于一个由一系列小事务顺序操作共同构成的长事务（如银行交易系统的日终交易） 可以由一系列操作完成整个事务 但其缺点是有可能因整个事务太大而使不能完成 或者 由于偶然的意外而使事务重做所需的时间太长 较好的解决方法是 把整个事务分解成几个较小的事务 再由应用程序控制整个系统的流程 这样 如果其中某个事务不成功 则只需重做该事务 因而既可节约时间 又可避免长事务

适当超前 计算机技术发展日新月异 数据库的设计必须具有一定前瞻性 不但要满足当前的应用要求 还要考虑未来的业务发展 同时必须有利于扩展或增加应用系统的处理功能

3. 大数据量高并发访问数据库结构的设计

大数据量高并发访问数据库结构的设计
如果不能设计一个合理的数据库模型，不仅会增加客户端和服务器段程序的编程和维护的难度，而且将会影响系统实际运行的性能。所以，在一个系统开始实施之前，完备的数据库模型的设计是必须的。
在一个系统分析、设计阶段，因为数据量较小，负荷较低。我们往往只注意到功能的实现，而很难注意到性能的薄弱之处，等到系统投入实际运行一段时间后，才发现系统的性能在降低，这时再来考虑提高系统性能则要花费更多的人力物力，而整个系统也不可避免的形成了一个打补丁工程。
所以在考虑整个系统的流程的时候，我们必须要考虑，在高并发大数据量的访问情况下，我们的系统会不会出现极端的情况。（例如：对外统计系统在7月16日出现的数据异常的情况，并发大数据量的的访问造成，数据库的响应时间不能跟上数据刷新的速度造成。具体情况是：在日期临界时（00：00：00），判断数据库中是否有当前日期的记录，没有则插入一条当前日期的记录。在低并发访问的情况下，不会发生问题，但是当日期临界时的访问量相当大的时候，在做这一判断的时候，会出现多次条件成立，则数据库里会被插入多条当前日期的记录，从而造成数据错误。），数据库的模型确定下来之后，我们有必要做一个系统内数据流向图，分析可能出现的瓶颈。
为了保证数据库的一致性和完整性，在逻辑设计的时候往往会设计过多的表间关联，尽可能的降低数据的冗余。（例如用户表的地区，我们可以把地区另外存放到一个地区表中）如果数据冗余低，数据的完整性容易得到保证，提高了数据吞吐速度，保证了数据的完整性，清楚地表达数据元素之间的关系。而对于多表之间的关联查询（尤其是大数据表）时，其性能将会降低，同时也提高了客户端程序的编程难度，因此，物理设计需折衷考虑，根据业务规则，确定对关联表的数据量大小、数据项的访问频度，对此类数据表频繁的关联查询应适当提高数据冗余设计但增加了表间连接查询的操作，也使得程序的变得复杂，为了提高系统的响应时间，合理的数据冗余也是必要的。设计人员在设计阶段应根据系统操作的类型、频度加以均衡考虑。
另外，最好不要用自增属性字段作为主键与子表关联。不便于系统的迁移和数据恢复。对外统计系统映射关系丢失（******************）。
原来的表格必须可以通过由它分离出去的表格重新构建。使用这个规定的好处是，你可以确保不会在分离的表格中引入多余的列，所有你创建的表格结构都与它们的实际需要一样大。应用这条规定是一个好习惯，不过除非你要处理一个非常大型的数据，否则你将不需要用到它。（例如一个通行证系统，我可以将USERID，USERNAME，USERPASSWORD，单独出来作个表，再把USERID作为其他表的外键）
表的设计具体注意的问题：
1、数据行的长度不要超过8020字节，如果超过这个长度的话在物理页中这条数据会占用两行从而造成存储碎片，降低查询效率。
2、能够用数字类型的字段尽量选择数字类型而不用字符串类型的（电话号码），这会降低查询和连接的性能，并会增加存储开销。这是因为引擎在处理查询和连接回逐个比较字符串中每一个字符，而对于数字型而言只需要比较一次就够了。
3、对于不可变字符类型char和可变字符类型varchar都是8000字节,char查询快，但是耗存储空间，varchar查询相对慢一些但是节省存储空间。在设计字段的时候可以灵活选择，例如用户名、密码等长度变化不大的字段可以选择CHAR，对于评论等长度变化大的字段可以选择VARCHAR。

4、字段的长度在最大限度的满足可能的需要的前提下，应该尽可能的设得短一些，这样可以提高查询的效率，而且在建立索引的时候也可以减少资源的消耗。
5、基本表及其字段之间的关系, 应尽量满足第三范式。但是，满足第三范式的数据库设计，往往不是最好的设计。为了提高数据库的运行效率，常常需要降低范式标准：适当增加冗余，达到以空间换时间的目的。
6、若两个实体之间存在多对多的关系，则应消除这种关系。消除的办法是，在两者之间增加第三个实体。这样，原来一个多对多的关系，现在变为两个一对多的关系。要将原来两个实体的属性合理地分配到三个实体中去。这里的第三个实体，实质上是一个较复杂的关系，它对应一张基本表。一般来讲，数据库设计工具不能识别多对多的关系，但能处理多对多的关系。
7、主键PK的取值方法，PK是供程序员使用的表间连接工具，可以是一无物理意义的数字串, 由程序自动加1来实现。也可以是有物理意义的字段名或字段名的组合。不过前者比后者好。当PK是字段名的组合时，建议字段的个数不要太多，多了不但索引占用空间大，而且速度也慢。
8、主键与外键在多表中的重复出现, 不属于数据冗余，这个概念必须清楚，事实上有许多人还不清楚。非键字段的重复出现, 才是数据冗余！而且是一种低级冗余，即重复性的冗余。高级冗余不是字段的重复出现，而是字段的派生出现。
〖例4〗：商品中的“单价、数量、金额”三个字段，“金额”就是由“单价”乘以“数量”派生出来的，它就是冗余，而且是一种高级冗余。冗余的目的是为了提高处理速度。只有低级冗余才会增加数据的不一致性，因为同一数据，可能从不同时间、地点、角色上多次录入。因此，我们提倡高级冗余(派生性冗余)，反对低级冗余(重复性冗余)。
9、中间表是存放统计数据的表，它是为数据仓库、输出报表或查询结果而设计的，有时它没有主键与外键(数据仓库除外)。临时表是程序员个人设计的，存放临时记录，为个人所用。基表和中间表由DBA维护，临时表由程序员自己用程序自动维护。
10、防止数据库设计打补丁的方法是“三少原则”
(1) 一个数据库中表的个数越少越好。只有表的个数少了，才能说明系统的E--R图少而精，去掉了重复的多余的实体，形成了对客观世界的高度抽象，进行了系统的数据集成，防止了打补丁式的设计；
(2) 一个表中组合主键的字段个数越少越好。因为主键的作用，一是建主键索引，二是做为子表的外键，所以组合主键的字段个数少了，不仅节省了运行时间，而且节省了索引存储空间；
(3) 一个表中的字段个数越少越好。只有字段的个数少了，才能说明在系统中不存在数据重复，且很少有数据冗余，更重要的是督促读者学会“列变行”，这样就防止了将子表中的字段拉入到主表中去，在主表中留下许多空余的字段。所谓“列变行”，就是将主表中的一部分内容拉出去，另外单独建一个子表。这个方法很简单，有的人就是不习惯、不采纳、不执行。
数据库设计的实用原则是：在数据冗余和处理速度之间找到合适的平衡点。“三少”是一个整体概念，综合观点，不能孤立某一个原则。该原则是相对的，不是绝对的。“三多”原则肯定是错误的。试想：若覆盖系统同样的功能，一百个实体(共一千个属性) 的E--R图，肯定比二百个实体(共二千个属性)的E--R图，要好得多。
提倡“三少”原则，是叫读者学会利用数据库设计技术进行系统的数据集成。数据集成的步骤是将文件系统集成为应用数据库，将应用数据库集成为主题数据库，将主题数据库集成为全局综合数据库。集成的程度越高，数据共享性就越强，信息孤岛现象就越少，整个企业信息系统的全局E—R图中实体的个数、主键的个数、属性的个数就会越少。
提倡“三少”原则的目的，是防止读者利用打补丁技术，不断地对数据库进行增删改，使企业数据库变成了随意设计数据库表的“垃圾堆”，或数据库表的“大杂院”，最后造成数据库中的基本表、代码表、中间表、临时表杂乱无章，不计其数，导致企事业单位的信息系统无法维护而瘫痪。
“三多”原则任何人都可以做到，该原则是“打补丁方法”设计数据库的歪理学说。“三少”原则是少而精的原则，它要求有较高的数据库设计技巧与艺术，不是任何人都能做到的，因为该原则是杜绝用“打补丁方法”设计数据库的理论依据。
11、在给定的系统硬件和系统软件条件下，提高数据库系统的运行效率的办法是：
(1) 在数据库物理设计时，降低范式，增加冗余, 少用触发器, 多用存储过程。
(2) 当计算非常复杂、而且记录条数非常巨大时(例如一千万条)，复杂计算要先在数据库外面，以文件系统方式用编程语言计算处理完成之后，最后才入库追加到表中去。
(3) 发现某个表的记录太多，例如超过一千万条，则要对该表进行水平分割。水平分割的做法是，以该表主键PK的某个值为界线，将该表的记录水平分割为两个表。若发现某个表的字段太多，例如超过八十个，则垂直分割该表，将原来的一个表分解为两个表。
(4) 对数据库管理系统DBMS进行系统优化，即优化各种系统参数，如缓冲区个数。
(5) 在使用面向数据的SQL语言进行程序设计时，尽量采取优化算法。
总之，要提高数据库的运行效率，必须从数据库系统级优化、数据库设计级优化、程序实现级优化，这三个层次上同时下功夫。
主键设计：
1、不建议用多个字段做主键，单个表还可以，但是关联关系就会有问题，主键自增是高性能的。
2、一般情况下，如果有两个外键，不建议采用两个外键作为联合住建，另建一个字段作为主键。除非这条记录没有逻辑删除标志，且该表永远只有一条此联合主键的记录。
3、一般而言，一个实体不能既无主键又无外键。在E—R 图中, 处于叶子部位的实体, 可以定义主键，也可以不定义主键(因为它无子孙), 但必须要有外键(因为它有父亲)。
主键与外键的设计，在全局数据库的设计中，占有重要地位。当全局数据库的设计完成以后，有个美国数据库设计专家说：“键，到处都是键，除了键之外，什么也没有”，这就是他的数据库设计经验之谈，也反映了他对信息系统核心(数据模型)的高度抽象思想。因为：主键是实体的高度抽象，主键与、外键的配对，表示实体之间的连接。

4. 教你设计大型Oracle数据库

本文教你如何设计大型Oracle数据库 希望对大家有所帮助

一 概论

超大型系统的特点为

处理的用户数一般都超过百万 有的还超过千万 数据库的数据量一般超过 TB;

系统必须提供实时响应功能 系统需不停机运行 要求系统有很高的可用性及可扩展性

为了能达到以上要求 除了需要性能优越的计算机和海量存储设备外 还需要先进的数据库结构设计和优化的应用系统

一般的超大型系统采用双机或多机集群系统 下面以数据库采用Oracle 并行服务器为例来谈谈超大型数据库设计方法

确定系统的ORACLE并行服务器应用划分策略迅盯

数据库物理结构的设计

系统硬盘的划分及分配

备份及恢复策略的考虑

二 Oracle并行服务器应用划分策略

Oracle并行服务器允许不同节点上的多个INSTANCE实例同时访问一个数据库 以提高系统的可用性 可扩展性及性能 Oracle并行服务器中的每个INSTANCE实例都可将共享数据库中的表或索引的数据块读入本地的缓冲区中 这就意味着一个数据块可存在于多个INSTANCE实例的SGA区中 那么保持这些缓冲区的数据的一致性就很哗亮重要 Oracle使用 PCM( Parallel Cache Management)锁维护缓冲区的一致性 Oracle同时通过I DLM(集成的分布式锁管理器)实现PCM 锁 并通过专门的LCK进程实现INSTANCE实例间的数据一致

考虑这种情况 INSTANCE 对BLOCK X块修改 这时INSTANCE 对BLOCK X块也需要修改 Oracle并行服务器利用PCM锁机制 使BLOCK X从INSTANCE 的SGA区写入数据库数据文件中 又从数据文件中把BLOCK X块读入INSTANCE 的SGA区中 发生这种情况即为一个PING PING使原来 个MEMORY IO可以完成的工作变成 个DISK IO和 个 MEMORY IO才能够完成 如果系统中有过多的PING 将大大降低系统的性能

Oracle并行服务器中的每个PCM锁可管理多个数据块 PCM锁管理的数据块的个数与分配给一个数据文件的PCM锁的个数及该数据文件的大小有关 当INSTANCE 和INSTANCE 要操作不同的BLOCK 如果这些BLOCK 是由同一个PCM锁管理的 仍然会发生PING 这些PING称为FALSE PING 当多个INSTANCE访问相同的BLOCK而产生的PING是TRUE PING

合理的应用划分使不同的应用访问不同的数据 可避免或减少TRUE PING;通过给FALSE PING较多的数据文件分配更多的PCM锁可减少 FALSE PING的次数 增加PCM锁不能减少TRUE PING

所以 Oracle并行服务器设计的目的是使系统交易处理合理的分布在INSTANCE实例间 以最小化PING 同时合理的分配PCM锁 减少FALSE PING 设计的关键是找出可能产生的冲突 从而决定应用划分的策略 应用划分有如下四种方法

根据功能模块划分 不同的节点运行不同的应用

根据用户划分 不同类型的用户运行在不同的节点上

根据数据划分 不同的节点访问不同的数据或索引

根据时间划分 不同的应用在不同的时间段运行

应用划分的两个重要原则是使PING最小化及使各节点的负载大致均衡

三 数据库物理结构的设计

数据库物理结构设计包括确定表及索引的物理存储参数 确定及分配数据亩芦和库表空间 确定初始的回滚段 临时表空间 redo log files等 并确定主要的初始化参数 物理设计的目的是提高系统的性能 整个物理设计的参数可以根据实际运行情况作调整

表及索引数据量估算及物理存储参数的设置