劉霜

【摘要】 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是影響SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)性能的主要因素之一，本文對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的影響進(jìn)行了分析，包括數(shù)據(jù)邏輯設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的影響，數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的影響，并針對(duì)邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程和物理設(shè)計(jì)過(guò)程都提出了相應(yīng)的措施來(lái)改善和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能。為數(shù)據(jù)庫(kù)性能的優(yōu)化提供可行性的借鑒。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)據(jù)庫(kù) 邏輯設(shè)計(jì) 物理設(shè)計(jì) 性能優(yōu)化

一、引言

SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的性能受到多種因素的制約，比如數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)的載體操作系統(tǒng)、硬件水平等等。在上述諸多因素中，有些情況必須要改變客觀的情況才能夠優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能，這些因素基本包括數(shù)據(jù)庫(kù)本身因素之外的其他因素。而有些因素僅與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本身有關(guān)。本文對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的影響進(jìn)行了研究，并針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的改進(jìn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)總是和實(shí)際應(yīng)用緊密相結(jié)合的是面向客戶的基本需求的，因而數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)應(yīng)該從客戶的需求來(lái)出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)首先是為了滿足客戶的需求并且具備較好的性能，因而可以看到優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的性能是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)最為基本的要求之一，由于數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化與數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)二者緊密相關(guān)，而數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)一般包括數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)以及事物日志設(shè)計(jì)等。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化，首要的是熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)，這是通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)一般包括一個(gè)主數(shù)據(jù)文件以及一個(gè)多人事務(wù)日志文件，此外在有些數(shù)據(jù)庫(kù)中還有輔助數(shù)據(jù)文件等。一般講主數(shù)據(jù)文件看做是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的起點(diǎn)。該主數(shù)據(jù)文件會(huì)指向數(shù)據(jù)庫(kù)中其他的文件。主數(shù)據(jù)文件中一般會(huì)包含數(shù)據(jù)庫(kù)文件的啟動(dòng)相關(guān)信息，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，主數(shù)據(jù)文件是每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)所必須的。事務(wù)日志文件一般包括恢復(fù)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)所需要的日志文件信息。作為數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)日志文件也是必須具備的，數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的日志文件來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)。輔助數(shù)據(jù)文件是相對(duì)于主數(shù)據(jù)文件來(lái)講的，主數(shù)據(jù)文件主要是指除外主數(shù)據(jù)文件以外的全部的數(shù)據(jù)文件。因而如果主數(shù)據(jù)文件包含所有的數(shù)據(jù)文件時(shí)就不需要輔助數(shù)據(jù)文件，而實(shí)際可能的情況是由于數(shù)據(jù)庫(kù)比較大而會(huì)存在多個(gè)的輔助數(shù)據(jù)文件。系統(tǒng)表中的model數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建的過(guò)程中被轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。在數(shù)據(jù)庫(kù)中最小的存儲(chǔ)單位為頁(yè)，其中每頁(yè)為8kb的磁盤(pán)空間。在數(shù)據(jù)庫(kù)中行不能夠跨頁(yè)，擴(kuò)展是數(shù)據(jù)庫(kù)的又一基本單元，可以將空間分配相應(yīng)的表或者是索引。事物的日志文件含有可以恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的重要的信息，這在數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生故障或者是崩潰的時(shí)候尤為重要。了解數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)對(duì)于在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化以及規(guī)范具有十分重要的意義?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件以及事物日志映射的方式來(lái)進(jìn)行管理，就能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的目標(biāo)并能夠具有較好的系統(tǒng)容錯(cuò)性。

三、數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)主要是根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)需求和所需的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型。主要是對(duì)表與表之間的關(guān)系進(jìn)行規(guī)范和設(shè)計(jì)，這是數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化的重要核心問(wèn)題。從數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)性能優(yōu)化的整個(gè)影響機(jī)制來(lái)看，數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行性能優(yōu)化的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)也是最為重要的環(huán)節(jié)。而數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程也就是使用規(guī)范、簡(jiǎn)潔的關(guān)系來(lái)代替原來(lái)關(guān)系的一個(gè)過(guò)程。如果一個(gè)關(guān)系所有的字段都已經(jīng)不再可分，那么這種關(guān)系就是規(guī)范化的邏輯關(guān)系。該關(guān)系滿足數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的第一范式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步將屬性和關(guān)鍵字之間進(jìn)行消除可以得到第二范式，進(jìn)一步消除屬性與關(guān)鍵字之間的傳遞函數(shù)關(guān)系就可進(jìn)一步得到第三范式，這種關(guān)系規(guī)范化的過(guò)程就是對(duì)關(guān)系進(jìn)行分解的過(guò)程，因而在數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要滿足第三范式。實(shí)際上邏輯設(shè)計(jì)就是將數(shù)據(jù)分布到各個(gè)表的技術(shù)，使用規(guī)范化的設(shè)計(jì)技術(shù)能夠有效的消除數(shù)據(jù)的冗余，將數(shù)據(jù)之間的層次關(guān)系理清楚，有效的保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整，使得數(shù)據(jù)庫(kù)的穩(wěn)定性較好能夠較為智能的解決刪除時(shí)的異常。數(shù)據(jù)插入異常，也就是相關(guān)數(shù)據(jù)信息未插入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中以及更新問(wèn)題等。

數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化在一定程度上降低了冗余的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)冗余數(shù)據(jù)的減少使得其在數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)量有效的減少了，進(jìn)而能夠減少存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的頁(yè)，這對(duì)系統(tǒng)查詢性能具有一定程度的提升，有效的避免了數(shù)據(jù)庫(kù)中多個(gè)位置有一個(gè)數(shù)據(jù)的情況。能夠顯著提升應(yīng)用程序的效率并且能夠減少數(shù)據(jù)庫(kù)使用過(guò)程中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

但是規(guī)范化的設(shè)計(jì)有時(shí)候也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生一定程度的影響，規(guī)范化實(shí)際上是將二維表分解為最小組分的表，所以對(duì)于一些查詢運(yùn)算可能就需要完成較為復(fù)雜的聯(lián)結(jié)運(yùn)算，復(fù)雜的聯(lián)結(jié)運(yùn)算會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行的時(shí)間、空間以及效率的損失，且使得客戶端的編程難度也極大的增加會(huì)導(dǎo)致較為明顯的性能的下降。所以必須要對(duì)其規(guī)范化進(jìn)行平衡，使用反規(guī)范化來(lái)相應(yīng)的提高系統(tǒng)查詢的速度。

四、物理設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的過(guò)程是將邏輯設(shè)計(jì)映射到物理設(shè)備上的一個(gè)過(guò)程，使用相應(yīng)的軟件功能可以較為方面的實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物理訪問(wèn)，數(shù)據(jù)庫(kù)使用I/O接口函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，其中磁盤(pán)設(shè)備往往會(huì)成為影響數(shù)據(jù)庫(kù)性能的主要方面，在這種情況下用戶可以將數(shù)據(jù)最大限度的分解到多個(gè)磁盤(pán)上，在這種情況下可以采取并行訪問(wèn)的方案來(lái)提高文件訪問(wèn)的速度，可以將每個(gè)物理磁盤(pán)創(chuàng)建為一個(gè)文件并設(shè)置相應(yīng)的文件分組，在這過(guò)程中可以使用RAID技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的優(yōu)化。該設(shè)備允許對(duì)多個(gè)磁盤(pán)進(jìn)行條帶化，可以便于使用更多的磁盤(pán)進(jìn)行同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，然后進(jìn)行查詢，可以有效的提高數(shù)據(jù)查詢的效率。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的影響分析可以看到數(shù)據(jù)的邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程中使用規(guī)范化的設(shè)計(jì)能夠在一定程度上減少數(shù)據(jù)冗余進(jìn)而提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能，但是邏輯規(guī)范化的設(shè)計(jì)也會(huì)存在著一定的問(wèn)題可以通過(guò)反規(guī)范化設(shè)計(jì)進(jìn)行均衡。物理設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能影響較大的因素為物理磁盤(pán)設(shè)備，可以使用RAID技術(shù)來(lái)對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)從而允許對(duì)多個(gè)磁盤(pán)的讀寫(xiě)提高數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的效率。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3] 林元彥. SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)性能分析與優(yōu)化[J]. 電子技術(shù)與軟件工程. 2013（17）