【软考速通笔记】系统架构设计师⑥——数据库设计基础知识

一、前言

笔记目录大纲请查阅：【软考速通笔记】系统架构设计师——导读

二、前言

数据库的很多概念，平时都有接触过，就不一一讲述。

直接上干货，聚焦于那些频繁出现的考点。

三、关系代数运算

3.1 运算符

3.2 函数依赖

• （学号，课程号）→成绩，是完全函数依赖。
• （学号，课程号）→系号，是部分函数依赖。因为不需要课程号，只要学号就能退出系号。

3.3 规范化

BCNF ⊆ 3NF ⊆ 2NF ⊆ 1NF

• 1NF
  • 每个表的每个列都是不可分割的基本数据项（即每个列都是原子性的，不可再分）。
  • 每列的值都是唯一的，没有重复的列。
  • 每个单元格中只能有一个值。
• 2NF
  • 满足1NF。
  • 表中的每个实例或行必须可以被唯一地区分，即表必须有一个主键。
  • 所有非主键属性完全依赖于主键，没有部分依赖。
• 3NF
  • 满足2NF。
  • 所有字段都只与主键直接相关，而不是与另一个非主键字段相关。
  • 消除了传递依赖，即非主键字段不能相互依赖。
• BCNF
  • 满足3NF。
  • 对于任何非平凡的函数依赖 X → Y，X 必须是候选键。
  • 解决了3NF未能解决的一些问题，特别是当一个表有多个候选键时。

四、数据库优化

• 增加冗余列：冗余列是指即重复存储的数据，通过增加冗余列可以减少复杂的表连接操作，提高查询效率。
• 增加派生列：派生列（计算列）是基于表中其他列的值通过某种计算得到的列。存储派生列减少每次查询时的重复计算，提升查询性能。
• 重新组表：对表结构进行优化，如分解大表或合并小表，以提高数据管理和查询效率。
• 水平分割表：将表按行分割，分布到不同的数据库或表中，以减轻单个表的压力。
• 垂直分割表：将表按列分割，将不常用的列移动到单独的表中，以减少数据的I/O操作。
• 数据热备份：通过实时备份技术，确保数据的安全性和一致性，同时不影响数据库的性能。
• 读写分离：将读操作和写操作分离到不同的数据库实例或服务器上，减轻主数据库压力，提高系统吞吐量和响应时间。
• 分库：根据业务不同把相关的表切分到不同的数据库中，如web、bbs、blog等库。如果业务量很大，还可将切分后的库做主从架构，进一步避免单个库压力过大。
• 分表：当数据库中某个表数据量过大时，考虑将表拆分成多个小表，减轻单个表的压力，提高处理效率。

五、缓存Redis

5.1 数据类型

5.2 读写操作

• 读操作：
  • 根据key读缓存
  • 读取成功则直接返回
  • 若不存在，则根据可以读数据库
  • 读取成功则写入缓存
  • 成功返回。
• 写操作：
  • 根据key写数据库
  • 成功后写缓存
  • 成功返回。

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