データベースの非正規化とは何ですか？

導入

毎秒数が重要な忙しいカフェを走らせることを想像してみてください。個別の在庫リストと注文リストを常にチェックする代わりに、すべての重要な詳細を1つの読みやすいボードに統合します。これは、データベースの非正規化に似ています。意図的に冗長性を導入し、データストレージを簡素化することにより、データの取得を高速化し、複雑なクエリをより速く、より効率的にします。合理化されたカフェ操作と同様に、非正規化は、データベースがスムーズかつ迅速に実行されるのに役立ちます。このガイドは、非正規化、その利点、および特に役立つシナリオの概念を掘り下げます。

学習成果

• データベースにおける非正規化の概念と目的を理解します。
• 非正規化に関連する利点とトレードオフを探ります。
• 非正規化がパフォーマンスを改善できるシナリオを特定します。
• データベース設計で非正規化技術を効果的に適用する方法を学びます。
• 現実世界の例とケーススタディを分析して、非正規化が動作していることを確認します。

目次

• 導入
• 非正規化とは何ですか？
• 非正規化の利点
• 非正規化の欠点
• 非正規化をいつ使用するか
• 非正規化の利点
• トレードオフと考慮事項
• 非正規化技術
• 非正規化の実装：ベストプラクティス
• 結論
• よくある質問

非正規化とは何ですか？

非正規化は、データベースを正規化し、冗長な列をデータベーステーブルに追加するプロセスです。このアプローチは通常、パフォーマンスを最適化するために使用され、たとえば多くの読み取り操作があり、高価な結合が問題になる場合など、使用できます。一方、正規化は冗長性を除去しようとしますが、一方の非正規化は、代わりにパフォーマンスのために冗長性を受け入れます。

非正規化の利点

ここで、以下の非正規化の利点を探りましょう。

• クエリのパフォーマンスの改善：非正規化は、結合の数と複雑な集約の数を排除することにより、クエリの出力時間を大幅に向上させることができます。データアクセスの時間が本質的な場合、読み取る激しいワークロードで特に役立ちます。
• 簡素化されたクエリ設計：非正規化されたスキーマは、テーブルの数が少なくなるため、結合が少ないため、多くの場合、クエリが簡単になります。これにより、実際には、開発者とアナリストがより簡単な方法でクエリを書いて理解できるようになります。
• データベースの負荷の削減：結合が少なく、集約は常に好ましいです。これにより、フォーメーションデータベースサーバーの圧力が最小限に抑え、リソースが少ないためです。
• 拡張レポートと分析：データまたは要約表の事前凝集は、非正規化を使用して、より速いレポートと分析を促進することができます。これは、複雑なレポートを作成する必要があるアプリケーションや、多くの分析クエリを実行するアプリケーションに特に役立ちます。
• データ検索の高速：データベース内で最も頻繁に使用されるデータまたは計算データを保存すると、データ検索プロセスでアプリケーションによって消費される時間がなくなり、ユーザーエクスペリエンス全体が向上します。

非正規化の欠点

次に、以下の非正規化の欠点を探りましょう。

• データの冗長性の増加：非正規化により、複数の場所に重複データを保存することにより、冗長性が導入されます。これにより、データの不一致とストレージ要件の増加につながる可能性があります。
• 複雑なデータメンテナンス：データの整合性と一貫性の管理は、冗長性により挑戦的になります。更新を複数の場所に適用する必要があり、データメンテナンスの複雑さとエラーの可能性を高めます。
• より高いストレージ要件：冗長データとは、ストレージ要件の増加を意味します。非正規化されたデータベースには、正規化されたデータベースと比較して、より多くのディスクスペースが必要になる場合があります。
• 書き込みパフォーマンスへの潜在的な影響：読み取りパフォーマンスが向上しますが、冗長データを更新する必要があるため、書き込み操作がより複雑で遅くなる可能性があります。これは、全体的な書き込みパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
• データの不一致のリスク：冗長データは、適切に管理されていないと矛盾につながる可能性があります。同じデータのさまざまなコピーが同期しなくなる可能性があり、不正確または時代遅れの情報につながる可能性があります。

非正規化をいつ使用するか

非正規化は、適切なシナリオに適用すると強力なツールになります。これがあなたがそれを使用することを検討するかもしれないときです：

パフォーマンスの最適化

複雑な結合と集約により、データベースクエリが遅い場合、非正規化が役立ちます。データをより少ないテーブルに統合することにより、複数の結合の必要性を減らし、クエリパフォーマンスを大幅に高速化できます。これは、データの迅速な検索が重要な読み取りが多い環境で特に役立ちます。

簡素化されたクエリ

非正規化は、クエリの構造を簡素化できます。データが事前に凝集したり、単一のテーブルに結合されたりすると、管理して理解しやすいよりシンプルなクエリを書くことができます。これにより、SQLステートメントの複雑さが減少し、開発をより簡単にすることができます。

レポートと分析

非正規化は、大量のデータが関与しているレポートと分析のために製品を要約および分析する必要がある場合に有利です。データを操作しやすいフォームに要約すると、いくつかのテーブルに参加することなく、レポートの作成や分析を行うことができます。

読み取りパフォーマンスを改善しました

データが読み取られる状況では、特にアプリケーションまたはリアルタイムでは、非正規化の使用が役立つ可能性があります。情報にアクセスして表示するために最も頻繁に使用されるデータを保存するために、いくつかのスペースを捧げる必要があります。

キャッシュは頻繁にアクセスしました

アプリケーションがデータのサブセットに頻繁にアクセスする場合、このデータを簡単にアクセス可能な形式に保存することで、非正規化が役立ちます。このアプローチは、データを繰り返しフェッチして再結合する必要性を減らし、全体的な効率を改善します。

非正規化の利点

• クエリパフォーマンスの改善：これは、ほとんどの場合、非正規化が複雑な結合と集約を取り除き、応答時間を短縮するとクエリパフォーマンスを改善するためです。
• 簡略化されたクエリ設計：このデータの爆発は、クエリが容易になるため、非正規化されたスキーマが通常有利であることを示しています。開発者やアナリストが必要なデータを取得するために必要な作業は少なくなります。
• データベースの負荷の削減：結合が少ない、または集約は、パフォーマンスの向上につながるデータベースの負担を緩和するという点で、非正規化に関連していることがよくあります。

トレードオフと考慮事項

• データの冗長性の増加：非正規化は重複の問題をもたらすため、これによりデータの異常とより大きなストレージスペースが発生する可能性があります。
• データメンテナンスの複雑さ：データを保持し、整合性の一貫性などのタスクは、特に更新をいくつかの場所にしなければならないため、この場合はより難しくなることが証明できます。
• パフォーマンスの影響の書き込み：その結果、読み取りパフォーマンスが向上しますが、書き込み操作は、他のポイントのデータを含むセクターで行わなければならない新しい冗長領域に新しいデータが書き込まれるため、複雑さとレイテンシを強化する可能性があります。

非正規化技術

• テーブルのマージ：関連するテーブルを単一のテーブルに組み合わせて、結合の必要性を減らします。たとえば、顧客と注文テーブルを1つのテーブルに組み合わせます。
• 冗長な列の追加：総注文額を顧客テーブルに直接保存するなど、集約または頻繁にアクセスされるデータを保存する追加の列を導入します。
• 概要テーブルの作成：パラメーターが変更された場合にのみ再計算される合計およびその他の数量を含む概要表またはマテリアルビューを作成します。
• 派生データの保存：データベースに合計、平均、またはその他の頻繁に使用される静的値を保存するため、必要なときに再計算する必要がないようにします。

実践的な例：非正規化の実装

2つのメインテーブルがあるeコマースデータベースを想像してください。注文：これに続いて顧客が続きます。ほとんどの顧客は、サービスプロバイダーによって提供される品質に関心があります。注文表には注文に関するすべての情報が含まれており、顧客テーブルには顧客に関するすべての情報が含まれています。

正規化されたスキーマ

顧客テーブル

customerid	名前	メール
1	アリス	[保護された電子メール]
2	ボブ	[保護された電子メール]

注文テーブル

Orderid	customerid	注文date	額
101	1	2024-01-01	250.00
102	2	2024-01-02	150.00
103	1	2024-01-03	300.00

正規化されたスキーマでは、顧客名と一緒にすべての注文を取得するには、注文と顧客のテーブル間で結合を実行する必要があります。

クエリ：

 select orders.orderid、customers.name、orders.orderdate、orders.amount
注文から
注文で顧客に参加してください。CustomerID= customers.customerid;

非正規化技術

テーブルのマージ

注文と顧客のテーブルを単一の非正規化テーブルにマージして、結合の必要性を減らすことができます。

非正規化された注文表

Orderid	customerid	カスタム名	メール	注文date	額
101	1	アリス	[保護された電子メール]	2024-01-01	250.00
102	2	ボブ	[保護された電子メール]	2024-01-02	150.00
103	1	アリス	[保護された電子メール]	2024-01-03	300.00

参加せずにクエリ：

 OrderID、CustomerName、電子メール、OrderDate、金額を選択します
Denormalizedordersから。

冗長な列の追加

注文テーブルに列を追加して、顧客が使用する合計金額など、集約または頻繁にアクセスされるデータを保存します。

冗長な列を備えた更新された注文テーブル

Orderid	customerid	注文date	額	TotalSpent
101	1	2024-01-01	250.00	550.00
102	2	2024-01-02	150.00	150.00
103	1	2024-01-03	300.00	550.00

合計を使用して注文を取得するためのクエリ：

 OrderID、OrderDate、金額、TotalSpentを選択します
注文から;

概要テーブルの作成

概要テーブルを作成して、事前に凝集したデータを保存して、レポートを高速化します。

概要表：CustomerTotals

customerid	TotalOrders	合計金額
1	2	550.00
2	1	150.00

概要表のクエリ：

 CustomerID、TotalOrders、Totalamountを選択します
CustomerTotalsから;

派生データを保存します

各顧客の平均注文額など、派生した値を事前に計算および保存します。

派生データを使用した注文テーブルを更新しました

Orderid	customerid	注文date	額	avgorderamount
101	1	2024-01-01	250.00	275.00
102	2	2024-01-02	150.00	150.00
103	1	2024-01-03	300.00	275.00

平均金額で注文を取得するためのクエリ：

 OrderID、OrderDate、金額、AvgOrderAmountを選択します
注文から;

非正規化の実装：ベストプラクティス

• クエリパターンの分析：非正規化に進む前に、参加を減らすことで最適化するクエリとより速く実行するクエリを決定することが賢明です。
• バランスの正規化と非正規化：この研究は、受益者がデータの整合性とパフォーマンスの目標の両方を満たすために、正規化と非正規化の間の適切なトレードオフを見つけるのに役立ちました。
• パフォーマンスの監視：データベースのパフォーマンスを継続的に評価し続け、データと実行中のクエリが変更された場合、非正規化戦略に変更を加えることをお勧めします。
• ドキュメントの変更：非正規化で行われたすべての変更の詳細なドキュメントは、データの整合性がよく理解されていることとデータを維持する手順を確認するために、開発チームに明確にする必要があります。

結論

非正規化は、特定のユースケースのパフォーマンスを大幅に向上させることができるデータベース設計の強力な手法です。制御された冗長性を導入することにより、組織はクエリパフォーマンスを最適化し、特に読みやすい分析環境でデータの検索を簡素化できます。ただし、データの冗長性やメンテナンスの複雑さの増加など、トレードオフを慎重に検討し、非正規化戦略を慎重に実装することが不可欠です。

キーテイクアウト

• 非正規化とは、データベースに冗長性を追加して、特に主に読み取り操作を含むストリームでデータベースのパフォーマンスを強化するプロセスです。
• 非正規化により、クエリのパフォーマンスとデータアクセスの容易さが改善される限り、冗長性とデータメンテナンスの点でコストがかかります。
• 効果的な非正規化には、クエリパターンの慎重な分析、正規化とのバランス、および継続的なパフォーマンスモニタリングが必要です。

よくある質問

Q1。非正規化の主な目標は何ですか？

A.非正規化の主な目標は、冗長性を導入し、複雑な結合の必要性を減らすことにより、クエリパフォーマンスを改善することです。

Q2。データベースを非正規化するのはいつですか？

A.アプリケーションが読み取られている場合、頻繁なレポートまたは分析が必要な場合、またはクエリパフォーマンスが重大な懸念事項である場合、非正規化を検討してください。

Q3。非正規化の潜在的な欠点は何ですか？

A.潜在的な欠点には、データの冗長性の増加、データメンテナンスの複雑さ、および書き込みパフォーマンスへのマイナスの影響の可能性が含まれます。

Q4。正規化と非正規化のバランスをとるにはどうすればよいですか？

A.クエリパターンを分析し、非正規化を選択的に適用して、最も利益をもたらし、パフォーマンスを監視して適切なバランスを見つけます。

以上がデータベースの非正規化とは何ですか？の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。