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一射亏、前言

雖說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)因業(yè)務(wù)環(huán)境虫腋，RDBMS等因素而異莽红，但總體開(kāi)發(fā)流程妥畏，以及開(kāi)發(fā)過(guò)程中所涉及到的一些問(wèn)題，也具有不少統(tǒng)一的套路安吁、標(biāo)準(zhǔn)咖熟。

本文主要討論數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)、基本開(kāi)發(fā)流程柳畔、數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及數(shù)據(jù)質(zhì)量工程等話題奈懒。

二、參照完整性約束對(duì)更新刪除操作的影響

在第3篇中已經(jīng)討論過(guò)鲫趁，關(guān)系設(shè)計(jì)的目的就是為了減少冗余丧凤，消除更新異常。但當(dāng)時(shí)也留下一個(gè)問(wèn)題：外碼冗余時(shí)俘陷，該如何解決呢罗捎？

• 限制刪除：指如果某記錄主碼被另一個(gè)記錄外碼對(duì)應(yīng)，則該記錄不允許被刪除讹躯。如上面示例DEPARTMENT關(guān)系中的記錄在刪除的時(shí)候有可能被RDBMS禁止菩彬。

• 級(jí)聯(lián)刪除：指如果某個(gè)記錄的主碼被另一個(gè)記錄的外碼對(duì)應(yīng)缠劝，那么這兩個(gè)記錄將一起被刪除。

• 設(shè)置為空：指如果某個(gè)記錄的主碼被另一個(gè)記錄的外碼對(duì)應(yīng)骗灶，那么在刪除這個(gè)記錄后惨恭，另外那個(gè)記錄的外碼字段設(shè)置為空。

• 設(shè)置默認(rèn)值：同“設(shè)置為空”耙旦，不過(guò)是將設(shè)置為空改為設(shè)置成一個(gè)默認(rèn)值脱羡。

更新情況和刪除一樣，要注意的是所有處理都發(fā)生在對(duì)外碼映射中的非外碼關(guān)系進(jìn)行操作時(shí)發(fā)生母廷。這些處理主要是對(duì)外碼關(guān)系進(jìn)行附加操作轻黑，如級(jí)聯(lián)刪除，置空琴昆，置默認(rèn)值氓鄙，或者報(bào)錯(cuò)。

三业舍、索引機(jī)制

索引表中机杜，其中一列為索引字段帜讲，另一列則包含一個(gè)指針指向原紀(jì)錄。這樣在對(duì)索引列進(jìn)行查詢的時(shí)候椒拗，RDBMS會(huì)先對(duì)索引表進(jìn)行操作似将，完了再映射到原表并返回結(jié)果。

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)蚀苛，這是一種犧牲空間換取時(shí)間的辦法在验，索引建立不單耗費(fèi)存儲(chǔ)資源，而且會(huì)降低更新枉阵、刪除等操作的效率译红。因此不是說(shuō)建的索引越多就越好，具體建立何種索引兴溜，建立多少索引侦厚，則要取決于計(jì)算資源，RDBMS拙徽，業(yè)務(wù)場(chǎng)景等因素刨沦。

四、觸發(fā)器機(jī)制

觸發(fā)器是一種規(guī)則膘怕，當(dāng)關(guān)系中刪除想诅、插入、修改一條記錄的時(shí)候執(zhí)行岛心。它的應(yīng)用場(chǎng)景很多来破，如：每次向關(guān)系表中插入記錄后，更新記錄總數(shù)忘古，如果超過(guò)了n徘禁，則不再插入數(shù)據(jù)。幾乎所有RDBMS都提供了該功能髓堪。

觸發(fā)器的代碼送朱，不是標(biāo)準(zhǔn)SQL代碼，不必細(xì)究干旁。觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)代碼的語(yǔ)法規(guī)則取決于RDBMS驶沼，需要時(shí)再有針對(duì)性的參考手冊(cè)即可。

五争群、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三大主要部分：數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件(RDBMS)换薄、前端應(yīng)用程序(Web/APP等)玉雾。

數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)存放所有數(shù)據(jù)专控。而數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)外的所有交互抹凳，均通過(guò)RDBMS來(lái)進(jìn)行。一般用戶通過(guò)前端應(yīng)用程序使用RDBMS伦腐，而比較專業(yè)的用戶也可直接使用RDBMS操縱數(shù)據(jù)庫(kù)赢底。

舉例來(lái)說(shuō)，某人通過(guò)APP訂購(gòu)商品柏蘑，那么這個(gè)APP就是前端應(yīng)用程序幸冻，而當(dāng)她有一個(gè)具體行為，比如付款的時(shí)候咳焚，前段應(yīng)用程序就會(huì)和RDBMS通信洽损，讓RDBMS完成扣款，并返回操作執(zhí)行結(jié)果革半。

1. 數(shù)據(jù)庫(kù)需求

需求搜集是所有環(huán)節(jié)中最重要的一步流码。通常，都會(huì)通過(guò)ER圖進(jìn)行表示延刘，并和各業(yè)務(wù)方討論搜集得到漫试，最終整理成文檔。這些需求將指導(dǎo)后面的工作碘赖，如：需求建模驾荣、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)、以及前端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等普泡。

特別強(qiáng)調(diào)播掷，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需求階段，其過(guò)程是循環(huán)迭代式的撼班，一開(kāi)始的需求集并不大歧匈，但隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，需求會(huì)越來(lái)越多权烧。但不論是以上哪個(gè)階段發(fā)生了需求變動(dòng)眯亦，整個(gè)流程都需要重新走一遍，決不允許隱式變更需求般码。

2. 數(shù)據(jù)庫(kù)建模

數(shù)據(jù)庫(kù)建模階段妻率，即邏輯模型建模，在本系列文章的第2篇已詳細(xì)講解板祝，這里不再贅述宫静。

3. 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)

這一步的本質(zhì)就是在空的RDBMS里實(shí)現(xiàn)2中創(chuàng)建的關(guān)系模型，一般通過(guò)使用SQL或者RDBMS提供的前端工具實(shí)現(xiàn)券时。

4. 開(kāi)發(fā)前端應(yīng)用程序

前端應(yīng)用開(kāi)發(fā)孤里，在需求搜集好之后就開(kāi)始進(jìn)行了，主要有網(wǎng)站橘洞、APP等前端形式捌袜，由于前端程序的實(shí)際實(shí)現(xiàn)涉及到和數(shù)據(jù)庫(kù)之間交互，因此這一步的最終完成在數(shù)據(jù)庫(kù)建模之后炸枣。

5. 數(shù)據(jù)庫(kù)部署

這一步就是部署數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境虏等。還包含將初始數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)于云數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)适肠，這一步就叫"數(shù)據(jù)上云"霍衫。

6. 數(shù)據(jù)庫(kù)使用

7. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理和維護(hù)

嚴(yán)格來(lái)講，這部分不算開(kāi)發(fā)流程侯养，屬于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成后的工作敦跌。接下來(lái)本文將圍繞這個(gè)話題進(jìn)行講解。

六逛揩、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)行后柠傍，控制權(quán)便從數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)麸俘、實(shí)現(xiàn)、部署的團(tuán)隊(duì)携兵，移交給了數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(database administrator, DBA)疾掰，并由他們來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理搂誉。

這部分工作的涉及面相當(dāng)廣而深，應(yīng)由專業(yè)的DBA團(tuán)隊(duì)去完成炭懊。本文主要針對(duì)人群是數(shù)據(jù)科學(xué)家并级，因此僅對(duì)這些工作做一個(gè)簡(jiǎn)明的介紹。

1. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與維護(hù)

DBA需要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況侮腹，并針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行維護(hù)嘲碧。比如發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)資源不夠用了，則要分配給數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)更多存儲(chǔ)空間等父阻。

DBA需要掌握數(shù)據(jù)庫(kù)中各關(guān)系的具體使用情況愈涩，從而進(jìn)行優(yōu)化。比如某兩個(gè)表被很多用戶頻繁使用加矛，并只用來(lái)重復(fù)創(chuàng)建相同的報(bào)表履婉。這時(shí)候DBA就可以考慮建議數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)反規(guī)范化設(shè)計(jì)的將這兩個(gè)表合并到一起。

2. 數(shù)據(jù)庫(kù)安全保障

安全保障工作斟览，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理工作中的首要任務(wù)毁腿，該任務(wù)需要DBA對(duì)數(shù)據(jù)的存取過(guò)程嚴(yán)加控制，包括：數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)人員的賬戶認(rèn)證苛茂、權(quán)限劃分已烤、敏感數(shù)據(jù)的加密等。

3. 數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)

數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)妓羊，是存放在計(jì)算機(jī)的物理磁盤(pán)里胯究，而計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，都是先把數(shù)據(jù)從硬盤(pán)轉(zhuǎn)移到內(nèi)存躁绸，處理完后再存放回去裕循。

如果數(shù)據(jù)在內(nèi)存中進(jìn)行處理，還沒(méi)有將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移回磁盤(pán)的時(shí)候涨颜，數(shù)據(jù)庫(kù)掛了的話就將導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失费韭。因此RDBMS采用恢復(fù)日志(recovery log)機(jī)制，先記錄更新操作要做的事情庭瑰，比如那個(gè)數(shù)據(jù)被更新星持，更新前后的值，更新請(qǐng)求的用戶等弹灭，然后再做具體的更新操作督暂。在更新日志中可以設(shè)置"檢查點(diǎn)"揪垄，之后DBA可使用它進(jìn)行周期性副本備份。失效事件發(fā)生之后逻翁，DBA可以利用"檢查點(diǎn)"進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)：回滾(Roll Back)至指定檢查點(diǎn)狀態(tài)饥努。

對(duì)于那種徹底性毀壞的情況，比如發(fā)生火災(zāi)八回、地震等酷愧，可在多個(gè)不同物理站點(diǎn)上保留完全鏡像備份(complete mirrored backup)。這些副本需持續(xù)更新保證與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一致缠诅。

4. 數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化

性能優(yōu)化包括：設(shè)置索引溶浴、逆規(guī)范化、SQL優(yōu)化等管引，通常用QPS(query per second)等指標(biāo)來(lái)衡量數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)化效果士败。

這部分工作內(nèi)容很多也比較雜，主要通過(guò)DBA管理RDBMS的查詢優(yōu)化器來(lái)完成褥伴。但對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)員和使用者來(lái)說(shuō)谅将，也多多少少要知道一點(diǎn)，比如寫(xiě)Hive語(yǔ)句時(shí)重慢，需要靈活設(shè)置分區(qū)饥臂，避免數(shù)據(jù)傾斜等。

5. 數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)制定

這部分工作包括數(shù)據(jù)庫(kù)中字段命名規(guī)范伤锚、SQL編碼規(guī)范的制定等擅笔。除了這些開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，還有使用標(biāo)準(zhǔn)屯援，比如使用數(shù)據(jù)庫(kù)的人需要遵守哪些有益于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)健康的行為規(guī)范等猛们。

七、數(shù)據(jù)質(zhì)量體系

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)狞洋，以及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)弯淘，都需要始終重視數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題。一句話概括：數(shù)據(jù)質(zhì)量就是衡量數(shù)據(jù)能否真實(shí)吉懊、及時(shí)反映客觀世界的指標(biāo)庐橙。

1. 準(zhǔn)確性

準(zhǔn)確性要求數(shù)據(jù)能夠正確描述客觀世界借嗽。比如某用戶姓名拼音mu chen态鳖，錯(cuò)誤的錄入成了muc hen，就應(yīng)該彈出警告語(yǔ)恶导。

2. 唯一性

唯一性要求數(shù)據(jù)不能被重復(fù)錄入浆竭，或者不能有兩個(gè)幾乎相同的關(guān)系。比如張三李四在不同業(yè)務(wù)環(huán)境下分別建立了近乎相同的關(guān)系，這時(shí)應(yīng)將這兩個(gè)關(guān)系合并邦泄。

3. 完整性

完整性要求進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集時(shí)删窒，需求數(shù)據(jù)的被描述程度要高。比如一個(gè)用戶的購(gòu)買記錄中顺囊，必然要有支付金額這個(gè)屬性肌索。

4. 一致性

一致性要求不同關(guān)系、或者同一關(guān)系不同字段的數(shù)據(jù)意義不發(fā)生沖突特碳。比如某關(guān)系中昨天存貨量字段+當(dāng)天進(jìn)貨量字段-當(dāng)天銷售量字段等于當(dāng)天存貨量诚亚，否則就可能是數(shù)據(jù)質(zhì)量有問(wèn)題。

5. 及時(shí)性

及時(shí)性要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)"保鮮"测萎。比如當(dāng)天的購(gòu)買記錄當(dāng)天就要入庫(kù)亡电。

6. 統(tǒng)一性

統(tǒng)一性要求數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一。比如nike這個(gè)品牌硅瞧，不能有的字段描述為"耐克"，而有的字段又是"奈克"恕汇。

數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)具體意義有很大相關(guān)性腕唧，因此無(wú)法單憑數(shù)據(jù)庫(kù)理論來(lái)保證。且由于具體業(yè)務(wù)及真實(shí)世界的復(fù)雜性瘾英，數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題必然會(huì)存在枣接，不可能完全預(yù)防得了。因此很多RDBMS或第三方公司都提供了數(shù)據(jù)質(zhì)量工程服務(wù)/軟件缺谴，用來(lái)識(shí)別和校正數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題但惶。