資料庫設計(5) 物理結構設計

2021-05-22 08:26:32 字數 3477 閱讀 7716

物理結構的設計,也即是設計資料在磁碟上的儲存,需要考慮:安全(容災)、效能(

io競爭少)、伺服器資源利用率高。

通常當前資料庫只使用乙份

online

的資料來源,至於分布式儲存已經上公升到伺服器架構的設計,這裡不作討論。以下僅簡單描述非分布式儲存的情況,主要從磁碟、檔案、表資料三方面來說。

一、磁碟

raid0

提供了最好的讀寫效能,但

raid0

沒有提供冗餘恢復策略,所以很少單獨全用。通常,使用

raid10

或raid5

來實現磁碟資料的儲存與容災。

隨著磁碟上資料量的提公升,

raid5

的讀寫效能會明顯低於

raid10

,raid5

至少需要

3塊磁碟,

raid10

至少需要

4塊磁碟,

raid5

在同樣提供資料容災的情況下,更能節省成本,但如果成本不在考慮範圍內,當然是效能優先,使用

raid10

二、檔案

2.1

、檔案組(表空間)

在sql server

中叫檔案組,在

oracle

中叫表空間,它們都是對資料檔案的邏輯分組。使用檔案組的目的如下:

1)效能

檔案組中的檔案放在不同磁碟上,是否可以提高讀寫的效率?在使用

raid1

或raid5

的情況下,這種效率的提公升已經幾乎可以忽略,因為資料本身已經被分散寫到

raid

上的各塊磁碟上;

2)管理

目前使用檔案組的目的,大都出於管理。

a)在磁碟空間不足的情況下,可以使用多個小空間的磁碟,同時,也可為資料庫擴充套件新的磁碟空間;

b)檔案組的備份

/還原,唯讀

/讀寫,離線

/sql server

中檔案組與檔案的關係如下圖:

2.2

、檔案

1)如果檔案組中的檔案被限制大小,檔案填滿了會不會自動新建乙個檔案?

不會,那麼此時資料庫會報出空間不足的錯誤,所以在定義檔案時,要麼指定其大小無限增長(直到填滿磁碟空間),要麼定期檢查檔案空閒空間的大小,以手動擴充套件。

2)檔案組中檔案是乙個個寫入還是各個檔案同時都在增大?

sql server

中是檔案組中各個檔案同時寫入,

oracle

中是寫滿乙個再寫下乙個。

三、表資料

3.1

、堆表和索引組織表

使用堆表還是索引組織表,取決於對

dml效率的要求。(1

)堆表在

dml時沒有聚集索引的維護成本,在非明確指定的情況下,

oracle

中預設使用堆表;(2

)對於主鍵的單值或範圍查詢,尤其是範圍查詢,索引組織表效率更高,因為省去了

bookmark lookup

的成本,在非明確指定的情況下,

sql server

中預設使用索引組織表。

關於堆表和索引組織表的設計,詳見《sql server

查詢優化

》系列。

3.2

、表資料分割

資料分割的方式,通常可分為以下兩種:

3.2.1

、水平分割

出於讀寫效能的考慮,將乙個大表,拆分為若干個小的單元,應用程式根據每個單元的入口規則,對映到相應的單元,只處理所需訪問的單元中的資料,以提高資料讀寫的效率。

水平分割針對表中資料行進行分割,可採用以下方式:

1)分表

在還沒出現分割槽的概念時,對於大表,通常採用分表的方式來實現資料的水平分割。

按照一定的規則將資料分別存入不同名稱的表中:

a)最常見的就是按日期、時間來分表,比如:將每月的訂單放到當前月的訂單表中,

orders_201001

、orders_201002

、orders_201003

……依次類推;

b)也可以根據編號規則來分表,比如將尾數:將訂單尾數為

1的訂單放到乙個表中,

orders_1

、orders_2

、orders_3

……依次類推;

2)表分割槽

a)sql server 2005

以前的版本中,出現過分區檢視,算是它在分割槽表出現前的乙個替代品,有本地分割槽檢視和分布式分割槽檢視兩種。分布式分割槽檢視的概念,倒是有現在分布式儲存的味道,但由於受網路因素影響較大,未被廣泛使用。

b)對於本地化的表分割槽,目前多採用分割槽表,結構如下圖:

3.2.2

、垂直分割

垂直分割針對表中列進行分割。

如果表中列非常多,從而導致一行資料所占用的儲存空間非常大時,可以考慮進行垂直分割,比如:將乙個表拆成主表和從表,主表中存放訪問最頻繁的列,從表中存放訪問較少的列,從而提高資料讀取的效率。

通常不建議使用垂直分割槽,如果主從表都變得很大,在需要進行主從表關聯時,成本也是相當高的,可能會影響效能。

3.3

、簇

簇(cluster

),這是

oracle

裡的乙個概念,將多個表中相同的字段存放到一起,稱為簇,即聚集的意思,這裡需要和聚集索引的概念區分開來。放到一起的好處如下:(1

)節省儲存空間,相同資料只需要存乙份;(2

)提高多表關聯的速度;

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