小溫談資料庫最佳化–資料庫設計篇

三大範式:

第1規範：沒有重複的組或多值的列，這是資料庫設計的最低要求。

第2規範: 每個非關鍵字段必須依賴於主關鍵字，不能依賴於一個組合式主關鍵字的某些組成部分。消除部分依賴，大部分情況下，資料庫設計都應該達到第二範式。

第3規範: 一個非關鍵字段不能依賴於另一個非關鍵字段。消除傳遞依賴，達到第三範式應該是系統中大部分表的要求，除非一些特殊作用的表。

更高的範式要求這裡就不再作介紹了，個人認為，如果全部達到第二範式，大部分達到第三範式，系統會產生較少的列和較多的表，因而減少了資料冗餘，也利於效能的提高。

完全按照三大範式正常化設計的系統幾乎是不可能的，除非系統特別的小，在正常化設計後，有計劃地加入冗餘是必要的。冗餘可以是冗餘資料庫、冗餘表或者冗餘欄位，不同粒度的冗餘可以起到不同的作用。冗餘可以是為了編程方便而增加，也可以是為了效能的提高而增加。從效能角度來說，冗餘資料庫可以分散資料庫壓力，冗餘表可以分散資料量大的表的並發壓力，也可以加快特殊查詢的速度，冗餘欄位可以有效減少資料庫表的串連，提高效率。

主鍵的設計

主鍵是必要的，SQL SERVER的主鍵同時是一個唯一索引，而且在實際應用中，我們往往選擇最小的鍵組合作為主鍵，所以主鍵往往適合作為表的叢集索引。叢集索引對查詢的影響是比較大的，這個在下面索引的敘述。

在有多個鍵的表，主鍵的選擇也比較重要，一般選擇總的長度小的鍵，小的鍵的比較速度快，同時小的鍵可以使主鍵的B樹結構的層次更少。

主鍵的選擇還要注意組合主鍵的欄位次序，對於組合主鍵來說，不同的欄位次序的主鍵的效能差別可能會很大，一般應該選擇重複率低、單獨或者組合查詢可能性大的欄位放在前面。

 外鍵的設計

外鍵作為資料庫物件，很多人認為麻煩而不用，實際上，外鍵在大部分情況下是很有用的，理由是：

外鍵是最高效的一致性維護方法，資料庫的一致性要求，依次可以用外鍵、CHECK約束、規則約束、觸發器、用戶端程式，一般認為，離資料越近的方法效率越高。

謹慎使用串聯刪除和串聯更新，串聯刪除和串聯更新作為SQL SERVER 2000當年的新功能，在2005作了保留，應該有其可用之處。我這裡說的謹慎，是因為串聯刪除和串聯更新有些突破了傳統的關於外鍵的定義，功能有點太過強大，使用前必須確定自己已經把握好其功能範圍，否則，串聯刪除和串聯更新可能讓你的資料莫名其妙的被修改或者丟失。從效能看串聯刪除和串聯更新是比其他方法更高效的方法。

欄位資料類型設計原則:

A、資料類型盡量用數字型，數字型的比較比字元型的快很多,尤其是作為主鍵。

B、 資料類型盡量小，這裡的盡量小是指在滿足可以預見的未來需求的前提下的,節省一個位元組是一個位元組,雖然硬碟便宜也不能浪費啊。

C、 盡量不要允許NULL，除非必要，可以用NOT NULL+DEFAULT代替。

    為什麼最好不要為null呢,因為在程式處理過程中,你經常要為null值進行處理,比如使用isnull進行判斷,這樣削弱查詢的速度,還有程式中需要不斷的為null值進行判斷,多寫了代碼,減少了程式的效能.

D、少用TEXT和IMAGE，二進位欄位的讀寫是比較慢的，而且，讀取的方法也不多，大部分情況下最好不用。在sqlserver 2005儘可能使用nvarchar(max),或者varchar(max);除非必要圖片盡量上傳到伺服器,資料庫保留上傳地址.

 

E、 自增欄位要慎用

1.不利於資料移轉.

2.不利於分布式部署.

3.無法預知Id,為子表資料插入造成困難.

4.沒有實際意義,無法讓人看出這個數字到底有什麼用.

F、儘可能使用定長資料類型,而不是變長資料類型

為什麼不要設計過多的變長類型的資料呢?

1.對於 SQl Server 為說，變長類型的資料，在更新的時候，如果長度比以前的大，會進行頁面分割。會對查詢效能造成嚴重的影響。會增加查詢時，O/I 的花費 (Cost) 頁分隔越多，查詢時，O/I 的開銷就越大。對於變長的欄位來說，有可能，這個字元的內容，儲存在不同的位置。這個欄位的內容，儲存在不同的位置。儲存在不同的頁中, 它們之間有指標來關聯。這種情況會造成查詢時，磁頭來回定址，定位。可能你查一條記錄，磁頭找這條記錄的這個變長欄位的內容，都要去好幾個頁裡找，才能完整的找到。這樣，就造成了很大個 O/I 開銷，降低了查詢效能。從物理上來說，檔案本來就經常容易產生片段。再加上變長類型的頁面分割。

頁是sql server儲存資料的基本單位，大小為8kb，可以儲存表資料、索引資料、執行計畫資料、分配位元影像、可用空間資訊。頁是sql server可以讀寫的最小I/O單位。即便是讀取一行資料，它也要把整個頁載入到緩衝並從緩衝中讀取資料。

頁面分割是這樣產生的:

比如：有一個變長類型的欄位 Content: nvarchar(512).你添加一條記錄，給 Content 的值是 N'ABC',那麼，儲存的時候，直接就儲存 N'ABC' 了。當你下次 Update 這條記錄的 Content 欄位時，給的值是 N'ABCDEF'那麼 就會發生頁面分割。DEF 對被儲存在其它頁。因為有可能上一次分配的資料頁已經儲存了其他行的資料對吧,對，512  ，只是用來限制這個欄位的長度。並不與頁面分割有關係。記錄的物理順序，與你 INSERT 的順序是一致。你 INSERT 了 N條，然後再去修改 第一條,這時候可能不在同一個頁了.

以上結論就是把變長欄位的內容加大，就會造成頁面分割了。也就 是說可變長類型是把一頁填滿，再填另一,影響比較大的是,每次insert的時候會增加分配資料頁得次數

當然有可能造成一行資料儲存在2個資料頁裡.但是，同樣，不但頁面分割對增加查詢時的 O/I 開銷，字元不必要的太長，也會增加 O/I 開銷。

2. 欄位大小對錶總大小有影響

SQL Server 2005單列欄位總長是8060位元組

3. 可變長類型是有長度限制的

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