数据库设计(5)_物理结构设计

本文探讨了数据库物理结构设计,主要关注非分布式存储情况下的磁盘、文件和表数据。在磁盘层面,对比了RAID0、RAID10和RAID5的优缺点。文件组(SQL SERVER的文件组,ORACLE的表空间)用于逻辑管理数据文件,而文件的扩展和增长策略也有所涉及。在表数据部分,讨论了堆表和索引组织表的选择,以及水平和垂直分割数据的方法,以优化读写性能。

物理结构的设计,也即是设计数据在磁盘上的存储,需要考虑:安全(容灾)、性能(IO竞争少)、服务器资源利用率高。

 

通常当前数据库只使用一份ONLINE的数据源,至于分布式存储已经上升到服务器架构的设计,这里不作讨论。以下仅简单描述非分布式存储的情况,主要从磁盘、文件、表数据三方面来说。

一、磁盘

RAID0提供了最好的读写性能,但RAID0没有提供冗余恢复策略,所以很少单独全用。通常,使用RAID10RAID5来实现磁盘数据的存储与容灾。

 

随着磁盘上数据量的提升,RAID5的读写性能会明显低于RAID10RAID5至少需要3块磁盘,RAID10至少需要4块磁盘,RAID5在同样提供数据容灾的情况下,更能节省成本,但如果成本不在考虑范围内,当然是性能优先,使用RAID10

 

二、文件

2.1、文件组(表空间)

### 数据库物理结构设计的表示方法 数据库物理结构设计是将逻辑数据模型转换为适合具体数据库管理系统(DBMS)的物理存储结构的过程。此过程涉及多个方面,包括但不限于存储结构、存取方法和性能优化策略[^1]。 #### 1. 存储结构的设计 数据库的物理存储结构通常由以下几部分组成: - **数据文件管理**:定义数据在磁盘上的存储方式,包括表空间、数据块大小等[^3]。 - **索引结构**:通过创建索引来加速数据查询操作。例如,B+树索引是一种常见的关系型数据库索引结构[^1]。 - **分区策略**:将大表或索引划分为更小的部分,以提高查询效率和维护便利性[^4]。 ```sql CREATE INDEX idx_employee_salary ON employee(salary); ``` 上述代码展示了如何为`employee`表中的`salary`字段创建索引,从而优化基于该字段的查询性能。 #### 2. 存取方法的选择 存取方法决定了数据库系统如何高效地检索和存储数据。常见的存取方法包括: - **哈希存取方法**:适用于等值查询,通过哈希函数快速定位数据行[^1]。 - **排序存取方法**:适用于范围查询或需要排序的结果集,利用排序后的数据进行快速扫描[^2]。 #### 3. 物理设计的评价与优化 在物理设计过程中,需要对多种方案进行权衡,选择最优的物理结构。评价标准通常包括时间效率、空间效率和维护代价等[^2]。例如,通过使用`EXPLAIN`命令分析SQL查询的执行计划,可以评估索引的有效性和查询性能。 ```sql EXPLAIN SELECT * FROM employee WHERE department_id = 5; ``` 上述代码展示了如何使用`EXPLAIN`命令来分析查询语句的执行计划。 #### 4. 其他相关因素 除了存储结构和存取方法外,数据库物理设计还需要考虑以下因素: - **日志管理**:通过重做日志文件记录事务操作,确保数据的一致性和可恢复性。 - **归档管理**:定期将旧的日志文件归档,释放存储空间并保留历史记录。 ### 结论 数据库物理结构设计的表示方法主要包括存储结构、存取方法以及性能优化策略。这些方法需要结合具体的DBMS特性进行选择和调整,以满足应用需求并优化性能[^1]。
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