一、范式和反范式

優(yōu)秀的庫表設計是高性能數據庫的基礎。如何才能設計出高性能的庫表結構呢？這里必須要提到數據庫范式。范式是基礎規(guī)范，反范式是針對性設計。

1.1、范式

范式是設計數據庫結構過程中所要遵循的規(guī)則和指導方法

其實范式有很多，目前關系數據庫有六種范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）和第五范式（5NF，又稱完美范式）。滿足最低要求的范式是第一范式（1NF）。在第一范式的基礎上進一步滿足更多規(guī)范要求的稱為第二范式（2NF），其余范式以次類推。一般來說，數據庫只需滿足第三范式(3NF）就行了。但是一般我們就用到前三個范式

第一范式(確保每列保持原子性)

第一范式是最基本的范式。如果數據庫表中的所有字段值都是不可分解的原子值，就說明該數據庫表滿足了第一范式。

第一范式的合理遵循需要根據系統(tǒng)的實際需求來定。比如某些數據庫系統(tǒng)中需要 用到“地址”這個屬性，本來直接將“地址”屬性設計成一個數據庫表的字段就行。 但是如果系統(tǒng)經常會訪問“地址”屬性中的“城市”部分，那么就

非要將“地址”這個屬 性重新拆分為省份、城市、詳細地址等多個部分進行存儲，這樣在對地址中某一 部分操作的時候將非常方便。這樣設計才算滿足了數據庫的第一范式，如下表所 示。

上表所示的用戶信息遵循了第一范式的要求，這樣在對用戶使用城市進行分類的 時候就非常方便，也提高了數據庫的性能。

第二范式(確保表中的每列都和主鍵相關)

第二范式在第一范式的基礎之上更進一層。第二范式需要確保數據庫表中的每一 列都和主鍵相關，而不能只與主鍵的某一部分相關（主要針對聯(lián)合主鍵而言）。 也就是說在一個數據庫表中，一個表中只能保存一種數據，

不可以把多種數據 保存在同一張數據庫表中。

比如要設計一個訂單信息表，因為訂單中可能會有多種商品，所以要將訂單編 號和商品編號作為數據庫表的聯(lián)合主鍵。

第三范式(確保每列都和主鍵列直接相關,而不是間接相關)

第三范式需要確保數據表中的每一列數據都和主鍵直接相關，而不能間接相關。

比如在設計一個訂單數據表的時候，可以將客戶編號作為一個外鍵和訂單表建立 相應的關系。而不可以在訂單表中添加關于客戶其它信息（比如姓名、所屬公司 等）的字段。

總結：1NF：無重復的列，屬性不可以拆分（強調列的原子性，比如家庭電話和個人電話需要拆開）

　　　2NF：屬性完全依賴于主鍵

　　　3NF：屬性不傳遞依賴于其他非主屬性

1.2、范式的優(yōu)點缺點

優(yōu)點：避免數據冗余，減少數據的空間，數據變更速度更快

缺點：范式等級越高，表的數量越多，獲取數據時表關聯(lián)過多，性能較差

1.3、反范式

范式設計的表無法滿足性能需求時，需要根據業(yè)務場景，在范式的基礎上靈活設計

1.業(yè)務場景

2.響應時間

3.字段冗余

1.4、反范式和范式的對比

二、基礎規(guī)范和命名規(guī)范

2.1、基礎規(guī)范

想要發(fā)揮 MySQL 的最佳性能，需要遵循 3 個基本使用原則。

1.回歸存儲的基本職能（MySQL 數據庫只用于數據的存儲，不進行數據的復雜計算，不承載業(yè)務邏輯，確保存儲和計算分離）

2.查詢時盡量單表查詢，減少跨庫查詢和多表關聯(lián)

3.杜絕大事務、大SQL、大批量、大字段等性能殺手

大事務：運行步驟較多，涉及的表和字段較多，容易造成資源的爭搶，甚至形成死鎖。一旦事務回滾，會導致資源占用時間過長。

大 SQL：復雜的 SQL 意味著過多的表的關聯(lián)，MySQL 數據庫處理關聯(lián)超過 3 張表以上的 SQL 時，占用資源多，性能低下。

大批量：意味著多條 SQL 一次性執(zhí)行完成，必須確保進行充分的測試，并且在業(yè)務低峰時段或者非業(yè)務時段執(zhí)行。

大字段：blob、text 等大字段，盡量少用。必須要用時，盡量與主業(yè)務表分離，減少對這類字段的檢索和更新。

下面具體講解數據庫的基本設置規(guī)則：

必須指定默認存儲引擎為 InnoDB，并且禁用 MyISAM 存儲引擎，隨著 MySQL 8.0 版本的發(fā)布，所有的數據字典表都已經轉換成了 InnoDB，MyISAM 存儲引擎已成為了歷史。
默認字符集 UTF8mb4，以前版本的 UTF8 是 UTF8mb3，未包含個別特殊字符，新版本的 UTF8mb4 包含所有字符，官方強烈建議使用此字符集。
關閉區(qū)分大小寫功能。設置 lower_case_tables_name=1，即可關閉區(qū)分大小寫功能，即大寫字母 T 和小寫字母 t 一樣。
開啟 per-table 表空間，開啟后，每張業(yè)務表會單獨創(chuàng)建一個獨立于系統(tǒng)表空間的表空間，便于空間的回收，數據的遷移。

這里在實踐中有個小問題，如何讓系統(tǒng)中區(qū)分大小寫的庫表轉換為不區(qū)分大小寫的庫表呢？因為要修改底層數據，還是比較麻煩的，操作步驟如下：

MySQL dump 導出數據庫。

修改參數 lower_case_tables_name=1。

導入備份數據時，必須停止數據庫，停止業(yè)務，影響非常大。

禁用功能

MySQL 數據庫提供的功能很全面，但并不是所有的功能性能都高效。

存儲過程、觸發(fā)器、視圖、event。為了存儲計算分離，這類功能盡量在程序中實現。這些功能非常不完整，調試、排錯、監(jiān)控都非常困難，相關數據字典也不完善，存在潛在的風險。一般在生產數據庫中，禁止使用。

lob、text、enum、set。這些字段類型，在 MySQL 數據庫的檢索性能不高，很難使用索引進行優(yōu)化。如果必須使用這些功能，一般采取特殊的結構設計，或者與程序結合使用其他的字段類型替代。比如：set 可以使用整型（0，1，2，3）、注釋功能和程序的檢查功能集合替代。

2.2、命名規(guī)范

名稱的字符范圍為：a-z,0-9和_（下劃線）
所有表名小寫
不允許使用-（橫杠）、空格
不允許其他字符作為名稱例如：@&*%￥#等等

庫名：1位數據庫類型代碼+項目簡稱+識別代碼+序號

表名：

字段名：

三、Innodb表要求

主鍵列，UNSIGNED證書，使用auto_increment(這個如果在實際項目中不一定的，大多數不會用自增，因為在分庫分表會有問題，會用雪花算法計算id)
必須添加comment注解（主要是為了方便他人理解）
必須顯式指定engine（引擎）
表必備三字段：id,xxx_create,xxx_modified(主鍵id，創(chuàng)建時間，更新時間)

四、字段設計要求

數據值進行參考

合理的類型，最短的長度，NotNULL
表字段少而精
單表個數必須控制在2000個以內
單表分表個數必須控制在1024個以內
單表字段數上限控制在20-50

總結

以高性能為目標，庫表設計以范式為主，根據特殊業(yè)務場景使用反范式，允許必要的空間換時間。
規(guī)范數據庫的使用原則，統(tǒng)一規(guī)范命名，減少性能隱患，減少隱式轉換。
高性能表設計的原則：合適的字段、合適的長度、NOT NULL。
從不同角度思考 IP、timestamp 的轉換，拓寬設計思路。
規(guī)范的命名可提高可讀性，反范式設計可提高查詢性能。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MySQL如何设计数据库的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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