db design (ukr)

RDBMS Design06/12/2011

Softjourn Inc.

RDBMS Design

Anatoliy Okhotnikov

Softjourn Inc.

Про що буде йти мова

● Типи баз даних● Реляційні бази даних (OLTP)● Обробка транзакцій (ACID)● Database-centric архітектура● Моделювання даних. Узгодження іменування● Нормалізація та денормалізація● Індексування. Найкращі практики● Посилання. Питання та обговорення

Про що не буде йти мова

● Нереляційні бази даних● OLAP/структури підтримки прийняття рішень● Інтенсивна теорія● Інтенсивна практика

Copyright © 2000-2011 Softjourn, Inc. All rights reserved

Типи баз даних• Активна – event-driven, безпека статистика• Хмара – доступ через веб-браузер або API• Сховище – архів операційних, зовнішні дані• Розподілена – модульна, багато як одна• Документ-орієнтована – управління док-ами• Вбудована – інтегрована у програму• Федеративна(гетерогенна) – різні разом• Граф – варіант NoSQL із структурами графу• У-пам'яті – дуже швидка, знаходиться у пам'яті• Знань – для управління знаннями, по темам• Паралельна – покращення через паралелізацію


Реляційні бази даних• “A Relational Model of Data for

Large Shared Data Banks”, стаття яку написав Edgar Frank "Ted" Codd працюючи дослідницький лабораторії IBM у San Jose.

• Обпублікована у “Communications of the ACM” у червні 1970 року

• Дослідницький проект Університету Каліфорнії у Берклі – Berkley Ingress (1973)


Реляційні: початок


Реляційні: сьогодення


Обробка транзакцій (ACID)


Обробка транзакцій (ACID)• Атомарність – результати транзакції або

повністю виконані, або повінстю відмінені.• Узгодженість(цілісність) – перетворення з

одного вірного стану у інший вірний стан. Транзакція вірна якщо вона не порушує обмеження цілісності.

• Ізоляція – результати не видимі поки транзакція не завершена.

• Довговічність(надійність) – після завершення результати збережені у постійне сховище і переживають наступні збої системи та носія.


Database-centric архітектура

• Стандартна RDMBS (RAD)• Динамічна, table-driven логіка• Використання stored procedures• Shared DB як засіб IPC

Database- або data-centric архітектура, це архітектура ПЗ у якій база даних грає суттєву(центральну) роль.


Database vs Application centric


Моделювання данихПри моделюванні ви визначаєте наступне

• Які елементи даних зберігати• Яким великим може бути кожен елемент• Яку інформацію може містити елемент• Які елементи можна залишити пустими• Які елементи обмежені певними рамками• Чи і як пов'язані різні таблиці між собою


Моделювання даних• Використовуйте

візуальні інструменти

• Робіть реверс-інженіринг існуючої бази

• Перевіряйте та будуйте зв'язки

• Працюйте спільно


Узгодження іменування• Joshua, Jana, John-David, Jill,

Jessa, Jinger, Josiah, Joy-Anna, Jedidiah, Jeremiah, Jason, James, Justin, Jackson, Johannah, Jennifer

• Сім'я Duggar використовує узгодження іменування

• Погана ідея для сім'ї• Гарна ідея для бази даних• Немає певних правил, просто слідуйте власній

угоді, яка вам зручна


Узгодження іменування — як?• Оберіть одне і строго слідуйте йому:

camelCase, PascalCase, under_scores і т.д.• Чому?

• Чистіший код• Логічні з'єднання• Психічне здоров'я вас та майбутніх

розробників• Явно називайте обмеження (constraints)• Не використувуйте ключові слова як імена

стовбців


Нормалізація

Ключ, Повний ключ, і нічого крім ключа. Допоможи мені Кодде.


Нормалізація та денормалізація• Процес зміни дизайну бази даних

для створення схеми таблиць у нормалній формі.

• Нормальні форми: 1NF, 2NF, 3NF, EKNF, BCNF, 4NF, 5NF, DKNF, 6NF для OLTP (онлайн обробки транзакцій) швидкі із сталим станом

• NF2 або N1NF для OLAP(онлайн обробка аналітики) часто вимагає денормалізації для прискорення


Не нормалізований набір


Нормалізований набір


Навіщо нормалізувати?• Запобігаємо дублюванню даних• Дозволяємо користувачам робити

власні зміни• Запобігаємо аномальності даних• Інструменти третіх сторін очікують

нормалізовані дані• Іноді треба де-нормалізовувати,

але уникайте ранньої оптимізації


Індексування

Знайдіть книжку Ван Пельта без каталогу. Будьласка.


Типи індексів• Unique – гарантує що ключ індексування є

не містить дубльованих даних• Full-text – використовується для

індексування великої кількості тексту• Included columns – дозволяє додати

неключові стовбчики • Indexed views – зберігає у базі,

використовує оптимізатор• XML – властивості, атрибути та елементи• Filtered – фільт по існуючому індексу• Spatial – геометричний або географічний• Інші...


Індексування: основні ключі

Основний ключ (primary key)==

унікальний індекс


Зауваження індексування: таблиці

Цілочислений основний ключ у кожній таблиці

SELECT s.term, s.section_id, COUNT(penn_id) FROM flat_section s JOIN flat_enrollment e ON s.section_id = e.section_id AND s.term = e.term GROUP BY s.term, s.section_id


Зауваження індексування: таблиці• Чому цілочисельні ключі?

• Вузькі індекси = більше індексних рядків на сторінку = меньше сторінок = меньше читань

• Вузькі чисельні індекси = більш ефективні join'и

• Можуть допомогти у відновленні після спотворення даних

• Сурогатні (не з даних програми) ключі більш стійкі до майбутнього ніж натуральні ключі

– Дозволяють зміну асоційованих полів– Не чутливі до зовнішніх змін даних– Більш гнучкі для майбутніх змін (архів)


Зауваження індексування: стовбці


Зауваження індексування: стовбці

• Зєднання стовбців: індексовані цілочисельні значення – ти друг!

• Як стовбці використовуються у запитах?• Відношення: 1-до-1, 1-до-багатьох,

багато-до-багатьох• Тип даних• Індексування багатьох стовбців: в міру• Ціль №1: швидкодія!• Ціль №2: якнайменьший індексний файл


Найкращі практики: типи даних

• Беріть до уваги довжину стовбчика

• Знайте необхідний рівень точності

• Залиште собі простір для росту

• Відповідність до дня, хвилини, мілісекунди?


Найкращі практики: видалення

• Логічне проти фізичного


Найкращі практики: навантажуйте базу

• Коли це має сенс – дозвольте базі працювати за вас

• Зовнішні ключі• Унікальні індекси• Перевірочні обмеження• Обмеження за замовчуванням• Трігери


Найкращі практики: master tables• Вони усюди:

• Звіти• Інтерфейси• Пошуки • і т.д.

• Засіб для одночасного впровадження нормалізації та індексування

• Компоненти надійної мастер таблиці:• Сурогатні ключі• Внутрішній код/назва (не міняється)• Опис для публічного перегляду (міняється)• Дата створення та оновлення


Найкращі практики: час жувати!

• “Тимчасові” проекти

• Балансуйте між сьогоднішнім прагматизмом та завтрашнім болем

• Робіть code review швидше


Найкращі практики: експериментуйте

• Експерементуйте з вашою базою та запитами для покращення часу та планів виконання


Найкращі практики: будьте впевнені!

• Клопочіться про фідбек по дизайну бази, радше ніж по кодінг стандарту

• Питайте думку інших та діліться власними думками!

• Більше очей = кращий дизайн бази даних• Більше ідей = кращий дизайн бази даних


Гумор


Посилання• http://en.wikipedia.org/wiki/Database• http://db.cs.berkeley.edu/papers/fntdb07-

architecture.pdf• http://philip.greenspun.com/sql/index.html• http://www.swegler.com/becky/blog/wp-

content/uploads/2009/10/wcit-techtalk-database-design.pdf

• http://en.wikipedia.org/wiki/Database-centric_architecture

• http://michaeljswart.com/2011/01/ridiculously-unnormalized-database-schemas-part-one/

••


Питання та обговорення“Анатолій Охотніков”

<[email protected]>

mailto:[email protected]

db design (ukr)

Technology