資料庫表結構設計常見的資料庫管理系統

一、資料場景
1、表結構簡介
任何工具類的東西都是為了解決某個場景下的問題，比如Redis快取系統熱點資料，ClickHouse解決海量資料的實時分析，MySQL關係型資料庫儲存結構化資料。資料的儲存則需要設計對應的表結構，清楚的表結構，有助於快速開發業務，和理解系統。表結構的設計通常從下面幾個方面考慮：業務場景、設計規範、表結構、欄位屬性、資料管理。
2、使用者場景
例如儲存使用者基礎資訊資料，通常都會下面幾個相關表結構：使用者資訊表、單點登入表、狀態管理表、支付賬戶表等。

使用者資訊表

儲存使用者三要素相關資訊：姓名，手機號，身份證，登入密碼，郵箱等。
CREATE TABLE `ms_user_center` (

`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '使用者ID',

`user_name` varchar(20) NOT NULL COMMENT '使用者名稱',

`real_name` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '真實姓名',

`pass_word` varchar(32) NOT NULL COMMENT '密碼',

`phone` varchar(20) NOT NULL COMMENT '手機號',

`email` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '郵箱',

`head_url` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '使用者頭像URL',

`card_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '身份證號',

`user_sex` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '使用者性別:0-女,1-男',

`create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '建立時間',

`update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新時間',

`state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',

PRIMARY KEY (`id`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='使用者表';

單點登入表

用意是在多個業務系統中，使用者登入一次就可以訪問所有相互信任的業務子系統，是聚合業務平臺常用的解決方案。
CREATE TABLE `ms_user_sso` (

`user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '使用者ID',

`sso_id` varchar(32) NOT NULL COMMENT '單點資訊編號ID',

`sso_code` varchar(32) NOT NULL COMMENT '單點登入碼,唯一核心標識',

`log_ip` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '登入IP地址',

`create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '建立時間',

`update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新時間',

`state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',

PRIMARY KEY (`user_id`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='使用者單點登入表';

狀態管理表

系統使用者在使用時候可能出現多個狀態，例如賬戶凍結、密碼鎖定等，把狀態聚合到一起，可以更加方便的管理和驗證。
CREATE TABLE `ms_user_status` (

`user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '使用者ID',

`account_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '賬戶狀態：0-凍結,1-未凍結',

`real_name_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '實名認證狀態：0-未實名,1-已實名',

`pay_pass_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '支付密碼是否設定：0-未設定,1-設定',

`wallet_pass_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '錢包密碼是否設定：0-未設定,1-設定',

`wallet_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '錢包是否凍結:0-凍結,1-未凍結',

`email_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '郵箱狀態:0-未啟用,1-啟用',

`message_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '簡訊提醒開啟：0-未開啟,1-開啟',

`letter_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '站內信提醒開啟：0-未開啟,1-開啟',

`emailmsg_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '郵件提醒開啟：0-未開啟,1-開啟',

`create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '建立時間',

`update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新時間',

`state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',

PRIMARY KEY (`user_id`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='使用者狀態表';

支付賬戶表

使用者交易的核心表，儲存使用者相關的賬戶資金資訊。
CREATE TABLE `ms_user_wallet` (

`wallet_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '錢包ID',

`user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '使用者ID',

`wallet_pwd` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '錢包密碼',

`total_account` decimal(20,2) DEFAULT '0.00' COMMENT '賬戶總額',

`usable_money` decimal(20,2) DEFAULT '0.00' COMMENT '可用餘額',

`freeze_money` decimal(20,2) DEFAULT '0.00' COMMENT '凍結金額',

`freeze_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '凍結時間',

`thaw_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '解凍時間',

`create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '建立時間',

`update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新時間',

`state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',

PRIMARY KEY (`wallet_id`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='使用者錢包';
二、設計規範
1、涉及模組
透過上面幾個表設計的案例，可以看到表設計關聯到資料庫的各個方面知識：資料型別，索引，編碼，儲存引擎等。表設計是一個很大的命題，不過也遵循一個基本規範：三正規化。
2、三正規化

基礎概念

一正規化

表的列的具有原子性,不可再分解，即列的資訊，不能分解,關係型資料庫MySQL、Oracle等自動的滿足。

二正規化

每個事實的資料記錄只會出現一次, 不會冗餘, 通常設計一個主鍵來實現。

三正規化

要求一個表中不包含已經存在於其它表的非主鍵資訊，例如部門和員工的資訊，員工表包含部門表的主鍵ID，則可以關聯獲取相關資訊，沒必要在員工表儲存相關資訊。

優缺點對比

正規化化設計

正規化化結構設計通常更新快，因為冗餘資料較少，表結構輕巧，也更好的寫入記憶體中。但是查詢起來涉及到關聯，代價非常高，非常損耗查詢效能。

反正規化化設計

所有的資料都在一張表中，避免關聯查詢，索引的有效性更高，但是資料的冗餘性極高。

建議結論

上述的兩種設計方式在實際開發中都是不存在的，在實際開發中都是混合使用。比如彙總統計，快取資料，都會基於反正規化化的設計。
三、欄位屬性
合適的欄位型別對於高效能來說非常重要，基本原則如下：簡單的型別佔用資源更少；在可以正確儲存資料的情況下，選最小的資料型別。
1、資料型別選擇

整數型別

TINYINT、SMALLINT、MEDIUMINT、INT、BIGINT，根據資料型別範圍合理選擇即可。

實數型別

FLOAT、DOUBLE、DECIMAL，建議資金貨幣相關型別使用高精度DECIMAL儲存，或者把資料成倍擴大為整數，採用BIGINT儲存，不過處理相對麻煩。

字元型別

CHAR、VARCHAR，長度不確定建議採用VARCHAR儲存，不過VARCHAR型別需要額外開銷記錄字串長度。CHAR適合儲存短字元，或者定長字串，例如MD5的加密結構。

時間型別

DATETIME、TIMESTAMP，DATETIME儲存大範圍的值，精度秒。TIMESTAMP以時間戳的格式，範圍相對較小，效率也相對較高，所以通常情況建議使用。
MySQL的欄位型別有很多種，可以根據資料特性選擇合適的，這裡只描述常見的幾種型別。
2、基礎用法操作

資料型別

修改欄位型別
ALTER TABLE ms_user_sso MODIFY state CHAR(1) DEFAULT '0' ;

ALTER TABLE ms_user_sso

MODIFY state INT(1) DEFAULT '1' COMMENT '狀態：0不可用,1可用';
修改名稱位置
ALTER TABLE ms_user_sso

CHANGE log_ip login_ip VARCHAR(32) AFTER update_time ;

索引使用

索引型別：主鍵索引，普通索引，唯一索引，組合索引，全文索引。這裡演示普通索引的操作。MySQL的核心模組，後續詳說。

新增索引

ALTER TABLE ms_user_wallet ADD INDEX user_id_index(user_id) ;

CREATE INDEX state_index ON ms_user_wallet(state) ;

檢視索引

SHOW INDEX FROM ms_user_wallet;

刪除索引

DROP INDEX state_index ON ms_user_wallet ;

修改索引

不具有真正意義上的修改，可以把原有的索引刪除之後，再次新增索引。

外來鍵關聯

用處：外來鍵關聯的作用保證多個資料表的資料一致性和完整性，建表時先有主表，後有從表；刪除資料表，需要先刪從表，再刪主表。複雜場景不建議使用，實際開發中用的也不多。

新增外來鍵

ALTER TABLE ms_user_wallet

ADD CONSTRAINT user_id_out_key FOREIGN KEY(user_id) REFERENCES ms_user_center(id) ;

刪除外來鍵

ALTER TABLE ms_user_wallet DROP FOREIGN KEY user_id_out_key ;
四、表結構管理
1、檢視結構
DESC ms_user_status ;

SHOW CREATE TABLE ms_user_status ;
2、欄位結構

新增欄位

ALTER TABLE ms_user_status

ADD `delete_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '刪除時間' ;

刪除欄位

ALTER TABLE ms_user_status DROP COLUMN delete_time ;
3、修改表名
ALTER TABLE ms_user_center RENAME ms_user_info ;
4、儲存引擎

儲存引擎

SELECT VERSION() ; SHOW ENGINES ;
MySQL 5.6 支援的儲存引擎有InnoDB、MyISAM、Memory、Archive、CSV、BLACKHOLE等。一般預設使用InnoDB，支援事務管理。該模組MySQL核心，後續詳解。

修改引擎

資料量大的場景下，儲存引擎修改是一個難度極大的操作，容易會導致表的特性變動，引起各種後續反應，後續會詳說。
ALTER TABLE ms_user_sso ENGINE = MyISAM ;
5、修改編碼
表字符集預設使用utf8，通用，無亂碼風險，漢字3位元組，英文1位元組，utf8mb4是utf8的超集，有儲存4位元組例如表情符號時使用。

檢視編碼

SHOW VARIABLES LIKE 'character%';

修改編碼

ALTER TABLE ms_user_sso DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4;
五、資料管理
1、增刪改查

新增資料

INSERT INTO ms_user_sso (

user_id,sso_id,sso_code,create_time,update_time,login_ip,state

)

VALUES

(

'1','SSO7637267','SSO78631273612',

'2019-12-24 11:56:57','2019-12-24 11:57:01','127.0.0.1','1'

);

更新資料

UPDATE ms_user_sso SET

user_id = '1',sso_id = 'SSO20191224',sso_code = 'SSO20191224',

create_time = '2019-11-24 11:56:57',update_time = '2019-11-24 11:57:01',

login_ip = '127.0.0.1',state = '1'

WHERE user_id = '1';

查詢資料

一般情況下都是禁止使用 select* 操作。
SELECT user_id,sso_id,sso_code,create_time,update_time,login_ip,state

FROM ms_user_sso WHERE user_id = '1';

刪除資料

DELETE FROM ms_user_sso WHERE user_id = '2' ;
不帶where條件，就是刪除全部資料。原則上不允許該操作，最佳化篇會詳解。TRUNCATE TABLE也是清空表資料，但是佔用的資源相對較少。
2、資料安全

不可逆加密

這類加密演算法，多用來做資料驗證操作，比如常見的密碼驗證。
SELECT MD5('cicada')='94454b1241ad2cfbd0c44efda1b6b6ba' ;

SELECT SHA('cicada')='0501746a2e4fd34e1d14015fc4d58309585edc7d';

SELECT PASSWORD('smile')='*B4FB95D86DCFC3F33A3852714DC742C77504479D' ;

可逆加密

安全性要求高的系統，需要做三級等保，對資料的安全性極高，資料在儲存時必須加密入庫，取出時候需要解密，這些就需要可逆加密。
SELECT DECODE(ENCODE('123456','key_salt'),'key_salt') ;

SELECT AES_DECRYPT(AES_ENCRYPT('cicada','salt123'),'salt123');
上述資料安全的管理，也可以基於應用系統的服務(程式碼)層進行處理，相對專業的流程是從資料生成源頭處理，規避資料傳遞過程洩露，造成不必要的風險。