MySQL如何设计数据库

一、范式和反范式

优秀的库表设计是高性能数据库的基础。如何才能设计出高性能的库表结构呢？这里必须要提到数据库范式。范式是基础规范，反范式是针对性设计。

1.1、范式

范式是设计数据库结构过程中所要遵循的规则和指导方法

其实范式有很多，目前关系数据库有六种范式：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，又称完美范式）。满足最低要求的范式是第一范式（1NF）。在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式（2NF），其余范式以次类推。一般来说，数据库只需满足第三范式(3NF）就行了。但是一般我们就用到前三个范式

第一范式(确保每列保持原子性)

第一范式是最基本的范式。如果数据库表中的所有字段值都是不可分解的原子值，就说明该数据库表满足了第一范式。

第一范式的合理遵循需要根据系统的实际需求来定。比如某些数据库系统中需要 用到“地址”这个属性，本来直接将“地址”属性设计成一个数据库表的字段就行。 但是如果系统经常会访问“地址”属性中的“城市”部分，那么就

非要将“地址”这个属 性重新拆分为省份、城市、详细地址等多个部分进行存储，这样在对地址中某一 部分操作的时候将非常方便。这样设计才算满足了数据库的第一范式，如下表所 示。

上表所示的用户信息遵循了第一范式的要求，这样在对用户使用城市进行分类的 时候就非常方便，也提高了数据库的性能。

第二范式(确保表中的每列都和主键相关)

第二范式在第一范式的基础之上更进一层。第二范式需要确保数据库表中的每一 列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关（主要针对联合主键而言）。 也就是说在一个数据库表中，一个表中只能保存一种数据，

不可以把多种数据 保存在同一张数据库表中。

比如要设计一个订单信息表，因为订单中可能会有多种商品，所以要将订单编 号和商品编号作为数据库表的联合主键。

第三范式(确保每列都和主键列直接相关,而不是间接相关)

第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。

比如在设计一个订单数据表的时候，可以将客户编号作为一个外键和订单表建立 相应的关系。而不可以在订单表中添加关于客户其它信息（比如姓名、所属公司 等）的字段。

总结：1NF：无重复的列，属性不可以拆分（强调列的原子性，比如家庭电话和个人电话需要拆开）

　　　2NF：属性完全依赖于主键

　　　3NF：属性不传递依赖于其他非主属性

1.2、范式的优点缺点

优点：避免数据冗余，减少数据的空间，数据变更速度更快

缺点：范式等级越高，表的数量越多，获取数据时表关联过多，性能较差

1.3、反范式

范式设计的表无法满足性能需求时，需要根据业务场景，在范式的基础上灵活设计

1.业务场景

2.响应时间

3.字段冗余

1.4、反范式和范式的对比

二、基础规范和命名规范

2.1、基础规范

想要发挥 MySQL 的最佳性能，需要遵循 3 个基本使用原则。

1.回归存储的基本职能（MySQL 数据库只用于数据的存储，不进行数据的复杂计算，不承载业务逻辑，确保存储和计算分离）

2.查询时尽量单表查询，减少跨库查询和多表关联

3.杜绝大事务、大SQL、大批量、大字段等性能杀手

大事务：运行步骤较多，涉及的表和字段较多，容易造成资源的争抢，甚至形成死锁。一旦事务回滚，会导致资源占用时间过长。

大 SQL：复杂的 SQL 意味着过多的表的关联，MySQL 数据库处理关联超过 3 张表以上的 SQL 时，占用资源多，性能低下。

大批量：意味着多条 SQL 一次性执行完成，必须确保进行充分的测试，并且在业务低峰时段或者非业务时段执行。

大字段：blob、text 等大字段，尽量少用。必须要用时，尽量与主业务表分离，减少对这类字段的检索和更新。

下面具体讲解数据库的基本设置规则：

1. 必须指定默认存储引擎为 InnoDB，并且禁用 MyISAM 存储引擎，随着 MySQL 8.0 版本的发布，所有的数据字典表都已经转换成了 InnoDB，MyISAM 存储引擎已成为了历史。
2. 默认字符集 UTF8mb4，以前版本的 UTF8 是 UTF8mb3，未包含个别特殊字符，新版本的 UTF8mb4 包含所有字符，官方强烈建议使用此字符集。
3. 关闭区分大小写功能。设置 lower_case_tables_name=1，即可关闭区分大小写功能，即大写字母 T 和小写字母 t 一样。
4. 开启 per-table 表空间，开启后，每张业务表会单独创建一个独立于系统表空间的表空间，便于空间的回收，数据的迁移。

这里在实践中有个小问题，如何让系统中区分大小写的库表转换为不区分大小写的库表呢？因为要修改底层数据，还是比较麻烦的，操作步骤如下：

MySQL dump 导出数据库。

修改参数 lower_case_tables_name=1。

导入备份数据时，必须停止数据库，停止业务，影响非常大。

禁用功能

MySQL 数据库提供的功能很全面，但并不是所有的功能性能都高效。

存储过程、触发器、视图、event。为了存储计算分离，这类功能尽量在程序中实现。这些功能非常不完整，调试、排错、监控都非常困难，相关数据字典也不完善，存在潜在的风险。一般在生产数据库中，禁止使用。

lob、text、enum、set。这些字段类型，在 MySQL 数据库的检索性能不高，很难使用索引进行优化。如果必须使用这些功能，一般采取特殊的结构设计，或者与程序结合使用其他的字段类型替代。比如：set 可以使用整型（0，1，2，3）、注释功能和程序的检查功能集合替代。

2.2、命名规范

• 名称的字符范围为：a-z,0-9和_（下划线）
• 所有表名小写
• 不允许使用-（横杠）、空格
• 不允许其他字符作为名称例如：@&*%￥#等等

库名：1位数据库类型代码+项目简称+识别代码+序号

 表名：

字段名：

 三、Innodb表要求

• 主键列，UNSIGNED证书，使用auto_increment(这个如果在实际项目中不一定的，大多数不会用自增，因为在分库分表会有问题，会用雪花算法计算id)
• 必须添加comment注解（主要是为了方便他人理解）
• 必须显式指定engine（引擎）
• 表必备三字段：id,xxx_create,xxx_modified(主键id，创建时间，更新时间)

四、字段设计要求

数据值进行参考

• 合理的类型，最短的长度，NotNULL
• 表字段少而精
• 单表个数必须控制在2000个以内
• 单表分表个数必须控制在1024个以内
• 单表字段数上限控制在20-50

总结

1. 以高性能为目标，库表设计以范式为主，根据特殊业务场景使用反范式，允许必要的空间换时间。
2. 规范数据库的使用原则，统一规范命名，减少性能隐患，减少隐式转换。
3. 高性能表设计的原则：合适的字段、合适的长度、NOT NULL。
4. 从不同角度思考 IP、timestamp 的转换，拓宽设计思路。
5. 规范的命名可提高可读性，反范式设计可提高查询性能。