大型数据库设计原则

一个好的数据库产品不等于就有一个好的应用系统 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 一般来讲 在一个MIS系统分析 设计 测试和试运行阶段 因为数据量较小 设计人员和测试人员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 笔者依据多年来设计和使用数据库的经验 提出以下一些设计准则 供同仁们参考

命名的规范

不同的数据库产品对对象的命名有不同的要求 因此 数据库中的各种对象的命名 后台程序的代码编写应采用大小写敏感的形式 各种对象命名长度不要超过 个字符 这样便于应用系统适应不同的数据库

游标（Cursor）的慎用

游标提供了对特定集合中逐行扫描的手段 一般使用游标逐行遍历数据 根据取出的数据不同条件进行不同的 *** 作 尤其对多表和大表定义的游标（大的数据集合）循环很容易使程序进入一个漫长的等特甚至死机 笔者在某市《住房公积金管理系统》进行日终帐户滚积数计息处理时 对一个 万个帐户的游标处理导致程序进入了一个无限期的等特（后经测算需 个小时才能完成）(硬件环境 Alpha/ Mram Sco Unix Sybase ) 后根据不同的条件改成用不同的UPDATE语句得以在二十分钟之内完成 示例如下

Declare Mycursor cursor for select  count_no from COUNT

Open Mycursor

Fetch Mycursor into @vcount_no

While (@@sqlstatus= )

Begin

If  @vcount_no=   条件

*** 作

If  @vcount_no=   条件

*** 作

Fetch Mycursor into @vcount_no

End

改为

Update COUNT set  *** 作 for 条件

Update COUNT set  *** 作 for 条件

在有些场合 有时也非得使用游标 此时也可考虑将符合条件的数据行转入临时表中 再对临时表定义游标进行 *** 作 可时性能得到明显提高 笔者在某地市〈电信收费系统〉数据库后台程序设计中 对一个表（ 万行中符合条件的 多行数据）进行游标 *** 作(硬件环境 PC服务器 PII Mram NT Ms Sqlserver ) 示例如下

Create #tmp   /* 定义临时表 */

(字段

字段

)

Insert into #tmp select * from TOTAL where

条件  /* TOTAL中 万行 符合条件只有几十行 */

Declare Mycursor cursor for select * from #tmp

/*对临时表定义游标*/

索引(Index)的使用原则

创建索引一般有以下两个目的 维护被索引列的唯一性和提供快速访问表中数据的策略 大型数据库有两种索引即簇索引和非簇索引 一个没有簇索引的表是按堆结构存储数据 所有的数据均添加在表的尾部 而建立了簇索引的表 其数据在物理上会按照簇索引键的顺序存储 一个表只允许有一个簇索引 因此 根据B树结构 可以理解添加任何一种索引均能提高按索引列查询的速度 但会降低插入 更新 删除 *** 作的性能 尤其是当填充因子（Fill Factor）较大时 所以对索引较多的表进行频繁的插入 更新 删除 *** 作 建表和索引时因设置较小的填充因子 以便在各数据页中留下较多的自由空间 减少页分割及重新组织的工作

数据的一致性和完整性

为了保证数据库的一致性和完整性 设计人员往往会设计过多的表间关联（Relation） 尽可能的降低数据的冗余 表间关联是一种强制性措施 建立后 对父表（Parent Table）和子表(Child Table)的插入 更新 删除 *** 作均要占用系统的开销 另外 最好不要用Identify 属性字段作为主键与子表关联 如果数据冗余低 数据的完整性容易得到保证 但增加了表间连接查询的 *** 作 为了提高系统的响应时间 合理的数据冗余也是必要的 使用规则（Rule）和约束（Check）来防止系统 *** 作人员误输入造成数据的错误是设计人员的另一种常用手段 但是 不必要的规则和约束也会占用系统的不必要开销 需要注意的是 约束对数据的有效性验证要比规则快 所有这些 设计人员在设计阶段应根据系统 *** 作的类型 频度加以均衡考虑

事务的陷阱

事务是在一次性完成的一组 *** 作 虽然这些 *** 作是单个的 *** 作 SQL Server能够保证这组 *** 作要么全部都完成 要么一点都不做 正是大型数据库的这一特性 使得数据的完整性得到了极大的保证

众所周知 SQL Server为每个独立的SQL语句都提供了隐含的事务控制 使得每个DML的数据 *** 作得以完整提交或回滚 但是SQL Server还提供了显式事务控制语句

BEGIN TRANSACTION 开始一个事务

MIT TRANSACTION 提交一个事务

ROLLBACK TRANSACTION 回滚一个事务

事务可以嵌套 可以通过全局变量@@trancount检索到连接的事务处理嵌套层次 需要加以特别注意并且极容易使编程人员犯错误的是 每个显示或隐含的事物开始都使得该变量加 每个事务的提交使该变量减 每个事务的回滚都会使得该变量置 而只有当该变量为 时的事务提交（最后一个提交语句时） 这时才把物理数据写入磁盘

数据库性能调整

在计算机硬件配置和网络设计确定的情况下 影响到应用系统性能的因素不外乎为数据库性能和客户端程序设计 而大多数数据库设计员采用两步法进行数据库设计 首先进行逻辑设计 而后进行物理设计 数据库逻辑设计去除了所有冗余数据 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

数据类型的选择

数据类型的合理选择对于数据库的性能和 *** 作具有很大的影响 有关这方面的书籍也有不少的阐述 这里主要介绍几点经验

Identify字段不要作为表的主键与其它表关联 这将会影响到该表的数据迁移

Text 和Image字段属指针型数据 主要用来存放二进制大型对象（BLOB） 这类数据的 *** 作相比其它数据类型较慢 因此要避开使用

日期型字段的优点是有众多的日期函数支持 因此 在日期的大小比较 加减 *** 作上非常简单 但是 在按照日期作为条件的查询 *** 作也要用函数 相比其它数据类型速度上就慢许多 因为用函数作为查询的条件时 服务器无法用先进的性能策略来优化查询而只能进行表扫描遍历每行

例如 要从DATA_TAB 中（其中有一个名为DATE的日期字段）查询 年的所有记录

lishixinzhi/Article/program/Oracle/201311/17929

超大型系统的特点为：1、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1TB2、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 8.0.6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：INSTANCE1对BLOCK X块修改，这时INSTANCE2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 1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INSTANCE2的SGA区中。发生这种情况即为一个PING。PING使原来1个MEMORY IO可以完成的工作变成2个DISK IO和1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 1和INSTANCE 2要 *** 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：1、根据功能模块划分，不同的节点运行不同的应用2、根据用户划分，不同类型的用户运行在不同的节点上3、根据数据划分，不同的节点访问不同的数据或索引4、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表及索引的存储容量估算是根据其记录长度及估算的最大记录数确定的。在容量计算中考虑了数据块的头开销及记录和字段的头开销等等。

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