等考三级数据库设计经验谈3:选择键和索引

来源：长理培训发布时间：2017-08-26 13:50:40

一个成功的管理系统，是由：[50% 的业务 + 50% 的软件] 所组成，而 50% 的成功软件又有 [25% 的数据库 + 25% 的程序] 所组成，数据库设计的好坏是一个关键。如果把企业的数据比做生命所必需的血液，那么数据库的设计就是应用中最重要的一部分。有关数据库设计的材料汗牛充栋，大学学位课程里也有专门的讲述。不过，就如我们反复强调的那样，再好的老师也比不过经验的教诲。所以我归纳历年来所走的弯路及体会，并在网上找了些对数据库设计颇有造诣的专业人士给大家传授一些设计数据库的技巧和经验。精选了其中的 60 个最佳技巧，并把这些技巧编写成了本文，为了方便索引其内容划分为 5 个部分：
　　第一部分介绍了设计数据库之前12个基本技巧，包括命名规范和明确业务需求等(数据库设计经验谈 (1) )；第二部分介绍设计数据库表24个指南性技巧，涵盖表内字段设计以及应该避免的常见问题等(数据库设计经验谈 (2) )；本次第三部分主要介绍选择键和索引，包含10个技巧专门涉及系统生成的主键的正确用法，还有何时以及如何索引字段以获得最佳性能等。
第 3 部分 - 选择键和索引
数据采掘要预先计划
　　我所在的某一客户部门一度要处理 8 万多份联系方式，同时填写每个客户的必要数据（这绝对不是小活）。我从中还要确定出一组客户作为市场目标。当我从最开始设计表和字段的时候，我试图不在主索引里增加太多的字段以便加快数据库的运行速度。然后我意识到特定的组查询和信息采掘既不准确速度也不快。结果只好在主索引中重建而且合并了数据字段。我发现有一个指示计划相当关键--当我想创建系统类型查找时为什么要采用号码作为主索引字段呢？我可以用传真号码进行检索，但是它几乎就象系统类型一样对我来说并不重要。采用后者作为主字段，数据库更新后重新索引和检索就快多了。
　　可操作数据仓库（ods）和数据仓库（dw）这两种环境下的数据索引是有差别的。在 dw 环境下，你要考虑销售部门是如何组织销售活动的。他们并不是数据库管理员，但是他们确定表内的键信息。这里设计人员或者数据库工作人员应该分析数据库结构从而确定出性能和正确输出之间的最佳条件。
使用系统生成的主键
　　这类同技巧 1，但我觉得有必要在这里重复提醒大家。假如你总是在设计数据库的时候采用系统生成的键作为主键，那么你实际控制了数据库的索引完整性。这样，数据库和非人工机制就有效地控制了对存储数据中每一行的访问。
　　采用系统生成键作为主键还有一个优点：当你拥有一致的键结构时，找到逻辑缺陷很容易。
分解字段用于索引
　　为了分离命名字段和包含字段以支持用户定义的报表，请考虑分解其他字段（甚至主键）为其组成要素以便用户可以对其进行索引。索引将加快 sql 和报表生成器脚本的执行速度。比方说，我通常在必须使用 sql like 表达式的情况下创建报表，因为 case number 字段无法分解为 year、serial number、case type 和 defendant code 等要素。性能也会变坏。假如年度和类型字段可以分解为索引字段那么这些报表运行起来就会快多了。
键设计 4 原则
　　1.为关联字段创建外键。
　　2.所有的键都必须唯一。
　　3.避免使用复合键。
　　4.外键总是关联唯一的键字段。
别忘了索引
　　索引是从数据库中获取数据的最高效方式之一。95% 的数据库性能问题都可以采用索引技术得到解决。作为一条规则，我通常对逻辑主键使用唯一的成组索引，对系统键（作为存储过程）采用唯一的非成组索引，对任何外键列[字段]采用非成组索引。不过，索引就象是盐，太多了菜就咸了。你得考虑数据库的空间有多大，表如何进行访问，还有这些访问是否主要用作读写。
　　大多数数据库都索引自动创建的主键字段，但是可别忘了索引外键，它们也是经常使用的键，比如运行查询显示主表和所有关联表的某条记录就用得上。还有，不要索引 memo/note 字段，不要索引大型字段（有很多字符），这样作会让索引占用太多的存储空间。
不要索引常用的小型表
　　不要为小型数据表设置任何键，假如它们经常有插入和删除操作就更别这样作了。对这些插入和删除操作的索引维护可能比扫描表空间消耗更多的时间。不要把社会保障号码（ssn）或身份证号码（id）选作键
　　永远都不要使用 ssn 或 id 作为数据库的键。除了隐私原因以外，须知政府越来越趋向于不准许把 ssn 或 id 用作除收入相关以外的其他目的，ssn 或 id 需要手工输入。永远不要使用手工输入的键作为主键，因为一旦你输入错误，你唯一能能做的就是删除整个记录然后从头开始。
　　我在破解他人的程序时候，我看到很多人把 ssn 或 id 还曾被用做系列号，当然尽管这么做是非法的。而且人们也都知道这是非法的，但他们已经习惯了。后来，随着盗取身份犯罪案件的增加，我现在的同行正痛苦地从一大摊子数据中把 ssn 或 id 删除。
不要用用户的键
　　在确定采用什么字段作为表的键的时候，可一定要小心用户将要编辑的字段。通常的情况下不要选择用户可编辑的字段作为键。这样做会迫使你采取以下两个措施：
　　1.在创建记录之后对用户编辑字段的行为施加限制。假如你这么做了，你可能会发现你的应用程序在商务需求突然发生变化，而用户需要编辑那些不可编辑的字段时缺乏足够的灵活性。当用户在输入数据之后直到保存记录才发现系统出了问题他们该怎么想？删除重建？假如记录不可重建是否让用户走开？
　　2.提出一些检测和纠正键冲突的方法。通常，费点精力也就搞定了，但是从性能上来看这样做的代价就比较大了。还有，键的纠正可能会迫使你突破你的数据和商业/用户界面层之间的隔离。
所以还是重提一句老话：你的设计要适应用户而不是让用户来适应你的设计。
　　不让主键具有可更新性的原因是在关系模式下，主键实现了不同表之间的关联。比如，customer 表有一个主键 customerid，而客户的定单则存放在另一个表里。order 表的主键可能是 orderno 或者 orderno、customerid 和日期的组合。不管你选择哪种键设置，你都需要在 order 表中存放 customerid 来保证你可以给下定单的用户找到其定单记录。
　　假如你在 customer 表里修改了 customerid，那么你必须找出 order 表中的所有相关记录对其进行修改。否则，有些定单就会不属于任何客户--数据库的完整性就算完蛋了。
　　如果索引完整性规则施加到表一级，那么在不编写大量代码和附加删除记录的情况下几乎不可能改变某一条记录的键和数据库内所有关联的记录。而这一过程往往错误丛生所以应该尽量避免。
可选键(候选键)有时可做主键
　　记住，查询数据的不是机器而是人。
　　假如你有可选键，你可能进一步把它用做主键。那样的话，你就拥有了建立强大索引的能力。这样可以阻止使用数据库的人不得不连接数据库从而恰当的过滤数据。在严格控制域表的数据库上，这种负载是比较醒目的。如果可选键真正有用，那就是达到了主键的水准。
　　我的看法是，假如你有可选键，比如国家表内的 state_code，你不要在现有不能变动的唯一键上创建后续的键。你要做的无非是创建毫无价值的数据。如你因为过度使用表的后续键[别名]建立这种表的关联，操作负载真得需要考虑一下了。
别忘了外键
　　大多数数据库索引自动创建的主键字段。但别忘了索引外键字段，它们在你想查询主表中的记录及其关联记录时每次都会用到。还有，不要索引 memo/notes 字段而且不要索引大型文本字段（许多字符），这样做会让你的索引占据大量的数据库空间。