数据库的规范和SQL优化技巧总结

时间：2023-03-08 17:42:41

现总结工作与学习中关于数据库的规范设计与优化技巧

1.规范背景与目的

MySQL数据库与 Oracle、 SQL Server 等数据库相比，有其内核上的优势与劣势。我们在使用MySQL数据库的时候需要遵循一定规范，扬长避短。

本规范旨在帮助或指导RD、QA、OP等技术人员做出适合线上业务的数据库设计。

在数据库变更和处理流程、数据库表设计、SQL编写等方面予以规范，从而为公司业务系统稳定、健康地运行提供保障。

2.设计规范

2.1数据库设计

说明：

以下所有规范会按照【高危】、【强制】、【建议】三个级别进行标注，遵守优先级从高到低。

对于不满足【高危】和【强制】两个级别的设计，强制要求修改。

禁止使用的sql语句

【高危】

  • 禁用update | delete t1 ... where a = xx limit xxx; 这种带limit的更新语句。因为会导致主从不一致，导致数据错乱。
  • 禁止使用关联子查询，如update t1 set ... where name in(select...) 效率极其低下
  • 禁用procedure、function\trigger\views\ event\外键约束。因为他们消耗数据库资源，降低数据库实例可扩展性。推荐都在程序端实现。
  • 禁用insert into .. on duplicate key update.. 在高并发环境下，会造成主从不一致。
  • 禁止连表更新语句

2.1.1 库的创建

  • 【强制】库的名称必须控制在32个字符以内，库名称格式：业务系统名称_子系统名称，同一模块使用的表名尽量使用统一前缀
  • 【强制】创建数据库时必须显式指定字符集，并且字符集只能是utf8或者utf8mb4.创建数据库SQL举例：create database db1 default character set utf8;

2.1.2 表结构

  1. 【强制】
  • 对于关系表，表名和表名之间尽量体现join的关系，如user和group表直接的关系：x_user_group_xx
  • 表和列的名称必须控制在32个字符以内，表名只能使用字母、数字和下划线，一律小写
  • 表名与模块名强相关，如渠道系统采用“qd_”作为前缀
  • 创建表时必须显式指定字符集为utf8或者utf8mb4
  • 创建表时必须显式指定表存储引擎类型，如无特殊需求，一律为InnoDB。当需要使用除InnoDB/MyISAM/Memory以外的存储引擎时，必须通过审核才能使用。（InnoDB表支持事务、行锁、宕机恢复、MVCC等关系型数据库重要特性，为业界使用最多的MySQL引擎。）
  • 建表必须使用comment 添加注释
  • 中间表用于保留中间结果集，名称必须以tmp_开头。备份表名称必须以bak_开头。
  • 对于超过100W行的数据量大的表进行alter table时，必须在业务低峰期执行。因为alter table 会产生表锁，期间会阻塞对于该表的所有写入，对于业务可能会产生极大影响
  1. 【建议】
  • 核心表须有创建时间和更新时间
  • 表中所有字段加上NOT NULL属性，业务可以根据需要定义DEFAULT值。因为使用NULL值会存在每一行都占用额外存储空间、数据迁移容易出错、聚合函数计算结果偏差等问题
  • 表中有blob、text等大字段，垂直查分到其他表中。
  • 有些字段可以适当冗余，比如user_name，不仅仅存user_id,减少join查询

2.1.3 列数据类型优化

  1. 【建议】
  • 表中数据值很少的状态status、类型type等字段使用tinytint或者smallint类型节省存储空间
  • 不推荐使用blob，text等类型，比较浪费硬盘和内存空间。
  • 文本数据尽量用varchar存储。因为varchar是变长存储，比char更省空间。一般verchar类型字段树不要超过2700.
  • 时间类型尽量选取timestamp。因为datetime占用8个字节，timestamp占用4个字节

2.1.4 索引设计

  1. 【强制】
  • InnoDB表必须主键为id int/bigint auto_increment,且主键禁止被更新。
  • 单个索引中每个索引记录的长度不能超过64k
  1. 【建议】
  • 主键的索引以“pk_”开头，唯一索引以“uk_”开头，普通索引以“idx_”开头，一律使用小写格式，以表名/字段的名称或缩写作为后缀。
  • 单个表的索引个数不能超过7个
  • 在建立索引时，多考虑建立联合索引，并把区分度最高的字段方在前面。
  • 在多表关联的join中，保证驱动表的连接列上有索引，这样join执行效率会更高
  • 保证表中互相不存在冗余的索引。

2.1.5 程序DAO设计

1.【建议】

  • 对于log或者history类型的表，岁时间增长容易越来越大，因此上线钱DBA必须简历表数据清理或归档方案。
  • 主表机芯增、删、改，从表进行查操作
  • 对于单表读写比大于10:1的数据行或单个列，可以将热点数据放在缓存里（如mechache或redis），加快访问速度，降低MySQL压力。

2.1.6 规范的建表语句示例

CREATE TABLE user (

  `id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `user_id` bigint(11) NOT NULL COMMENT ‘用户id’

  `username` varchar(45) NOT NULL COMMENT '真实姓名',

  `email` varchar(30) NOT NULL COMMENT ‘用户邮箱’,

  `nickname` varchar(45) NOT NULL COMMENT '昵称',

  `avatar` int(11) NOT NULL COMMENT '头像',

  `birthday` date NOT NULL COMMENT '生日',

  `sex` tinyint(4) DEFAULT '0' COMMENT '性别',

  `short_introduce` varchar(150) DEFAULT NULL COMMENT '一句话介绍自己，最多50个汉字',

  `user_resume` varchar(300) NOT NULL COMMENT '用户提交的简历存放地址',

  `create_time` timestamp NOT NULL COMMENT ‘用户记录创建的时间’,

  `update_time` timestamp NOT NULL COMMENT ‘用户资料修改的时间’,

  `user_review_status` tinyint NOT NULL COMMENT ‘用户资料审核状态，1为通过，2为审核中，3为未通过，4为还未提交审核’,

  PRIMARY KEY (`id`),

  UNIQUE KEY `idx_user_id` (`user_id`),

  KEY `idx_username`(`username`),

  KEY `idx_create_time`(`create_time`,`user_review_status`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='网站用户基本信息';

2.2 SQL编写规范

2.2.1 DML语句

  1. 【强制】
  • select 语句必须指定具体字段名称，禁止写成*。因为select *会将不该读取的数据从mysql里读取处理，造成网卡的压力。且表字段一旦更新，单model没有来得及更新的话，系统会报错。—————sql优化
  • where条件里等号左右字段类型必须一致，否则无法利用索引。—————sql优化
  1. 【建议】
  • insert into ... value(xxx), (xxx) ...这里的（xxx）不要超过5000个。值过多虽然上线很快，但会引起主从同步延迟。
  • select语句中不要使用union，推荐使用union all，并且union子句个数限制在5个以内。因为union all不需要去重，节省数据库资源，提高性能。—————sql优化
  • in值列表限制在500以内，这么做事围栏减少底层扫描，减轻数据库压力从而加速查询
  • 事务里批量更新数据需要控制数量，进行必要的sleep，做到少量多次。—————优化
  • where子句中尽量少使用圈模糊的like条件查询，必须有其他等值或范围查询条件，否则无法利用索引。—————sql优化
  • 索引列不要使用函数或表达式，否则无法利用索引****—————sql优化
  • 分页查询，当limit起点较高时，可先用过滤条件进行过滤。如select a,b,c from t1 limit 10000,20;优化为: select a,b,c from t1 where id>10000 limit 20;

2.2.1 多表连接

  1. 【强制】
  • 禁止跨db的join语句，因为这样可以减少模块间的耦合，为数据库拆分奠定坚实的基础
  • 禁止在业务的更新类SQL语句中使用join，比如update t1 join t2..
  1. 【建议】
  • 不建议使用子查询，建议将子查询SQL拆开结合程序多次查询，或使用join来代替子查询—————sql优化
  • 线上环境，多表join不要超过3个表
  • 多表连接查询推荐使用别名，且SELECT列表中要用别名引用字段
  • 在多表join中，尽量选取结果集较小的表作为驱动表，来join其他表

2.2.3 事务

  1. 【强制】
  • 程序设计必须考虑“数据库事务隔离级别”带来的影响，包括脏读、不可重复度和幻读。线上建议事务隔离级别为repeatable-read
  1. 【建议】
  • 事务中INSERT | UPDATE | DELETE | REPLACE 语句操作的行数控制在2000以内，以及WHERE子句中IN列表的传参个数控制在500以内。
  • 批量操作是，需要控制事务处理隔离时间，进行必要的sleep，一般建议值5-10秒
  • 对于有auto_increment属性字段的表的插入操作，并发需要控制在200以内
  • 事务里包含SQL不超过5个（支付业务除外）。因为过长的事务会导致锁数据较久，MySQL内部缓存、连接消耗过多等雪崩问题。
  • 对于MySQL主从延迟严格敏感的select语句，请开启事务强制访问主库

2.2.4 排序和分组

  1. 【建议】
  • 减少使用order by，和业务沟通能不排序就不排序，或将排序放到程序端去做。order by、group by、distinct 这些语句较为耗费CPU，数据库的CPU资源是极其宝贵的。—————sql优化
  • order by、group by、distinct这些SQL尽量利用索引直接检索出排序好的数据。如where a=1 order by可以利用key(a,b)。
  • 包含了order by、group by、distinct这些查询的语句，where条件过滤出来的结果集请保持在1000行以内，否则SQL会很慢。

不断积累中，未完待续...

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