MySQL表结构的一些设计经验分享

news2024/10/6 20:33:27

我们在对一张表进行设计时，还要遵守一些基本的原则，比如经常听见的“范式准则”。但范式准则过于理论，在真实业务中，不必严格遵守三范式的要求。而且有时为了性能考虑，还可以进行反范式的设计，比如在数据仓库领域。这篇文章我们来分享些表设计的一些经验。

一、忘记范式准则

相信在大学学习《数据库系统概论》时，肯定学习过关系数据库的设计规范，比如第一范式、第二范式、第三范式，BC 范式等，它们是《数据库系统概论》考试中重要的考点。

范式设计是非常重要的理论，是通过数学集合概念来推导范式的过程，在理论上，要求表结构设计必须至少满足三范式的要求。

一范式要求所有属性都是不可分的基本数据项；
二范式解决部分依赖；
三范式解决传递依赖。

要想真正理解范式设计，就要抛弃纯理论的范式设计准则，从业务角度出发，设计出符合范式准则要求的表结构。

二、工程上的表结构设计实战

真实的业务场景是工程实现，表结构设计做好以下几点就已经足够：

每张表一定要有一个主键（方法有自增主键设计、UUID 主键设计、业务自定义生成主键）；
消除冗余数据存在的可能。

三、自增主键设计

主键用于唯一标识一行数据，所以一张表有主键，就已经直接满足一范式的要求了。在前面文章中我们聊过可以使用 BIGINT 的自增类型作为主键，同时由于整型的自增性，数据库插入也是顺序的，性能较好。

但要注意，使用 BIGINT 的自增类型作为主键的设计仅仅适合非核心业务表，比如告警表、日志表等。真正的核心业务表，一定不要用自增键做主键，主要有 6 个原因：

自增存在回溯问题；
自增值在服务器端产生，存在并发性能问题；
自增值做主键，只能在当前实例中保证唯一，不能保证全局唯一；
公开数据值，容易引发安全问题，例如知道地址http://www.example.com/User/10/，很容猜出 User 有 11、12 依次类推的值，容易引发数据泄露；
MGR（MySQL Group Replication）可能引起的性能问题；
分布式架构设计问题。

如果你想让核心业务表用自增作为主键，MySQL 数据库版本应该尽可能升级到 8.0 版本。

四、UUID主键设计

UUID（Universally Unique Identifier）代表全局唯一标识 ID。显然，由于全局唯一性，可以把它用来作为数据库的主键。

MySQL 数据库遵循 DRFC 4122 命名空间版本定义的 Version 1规范，可以通过函数 UUID自动生成36字节字符。如：

mysql> SELECT UUID();

+--------------------------------------+

| UUID()                               |

+--------------------------------------+

| e0ea12d4-6473-11eb-943c-00155dbaa39d |

+--------------------------------------+

根据 Version 1的规范，MySQL中的 UUID 由以下几个部分组成：

UUID = 时间低（4字节）- 时间中高+版本（4字节）- 时钟序列 - MAC地址

前 8 个字节中，60 位用于存储时间，4 位用于 UUID 的版本号，其中时间是从 1582-10-15 00：00：00.00 到现在的100ns 的计数。

五、业务自定义生成主键

UUID 虽好，但是在分布式数据库场景下，主键还需要加入一些额外的信息，这样才能保证后续二级索引的查询效率（具体这部分内容将在后面的分布式章节中进行介绍）。只需要牢记：分布式数据库架构，仅用 UUID 做主键依然是不够的。所以，对于分布式架构的核心业务表，推荐类似如下的设计，比如：

PK = 时间字段 + 随机码（可选） + 业务信息1 + 业务信息2 ......

电商业务中，订单表是其最为核心的表之一，大家可以先打开淘宝 App，查询下自己的订单号，可以查到类似如下的订单信息：

订单号显然是订单表的主键，但如果以为订单号是自增整型，那就大错特错了。如果仔细观察的话，可以发现图中所有订单号的后 6 位都是相同的，都为308113：

1550672064762308113

1481195847180308113

1431156171142308113

1431146631521308113

淘宝订单号的最后 6 位是用户 ID 相关信息，前 14 位是时间相关字段，这样能保证插入的自增性，又能同时保留业务的相关信息作为后期的分布式查询。

六、消除冗余

消除冗余也是范式的要求，解决部分依赖和传递依赖，本质就是尽可能减少冗余数据。

所以，在进行表结构设计时，数据只需存放在一个地方，其他表要使用，通过主键关联存储即可。比如订单表中需要存放订单对应的用户信息，则保存用户 ID 即可：

CREATE TABLE Orders (

  order_id VARCHRA(20),

  user_id  BINARY(16),

  order_date datetime,

  last_modify_date datetime

  ...

  PRIMARY KEY(order_id),

  KEY(user_id,order_date)

  KEY(order_date),

  KEY(last_modify_date)

)