YashanDB 数据库的模式设计及规范介绍

在现代数据库系统中，模式设计对于实现高性能、数据一致性及可维护性至关重要。数据库模式不仅定义了数据的逻辑结构，还直接影响查询效率和数据完整性。YashanDB 作为一款具备多种部署形态及丰富技术栈的数据库产品，其模式设计系统涵盖了从架构到具体数据结构的全方位管理。本文面向具备一定数据库基础的开发人员和 DBA，客观梳理 YashanDB 的模式设计原则及规范，旨在促进对该数据库系统的深入理解与应用优化。

模式与模式对象的基本概念

在 YashanDB 中，模式（Schema）是逻辑数据对象的容器，主要用于组织和管理数据库中的各种关系对象，如表、索引及视图等。每个用户拥有一个默认同名模式，并可访问具备授权的其他模式，从而实现灵活的权限划分。模式对象包括结构化的关系数据实体，一旦定义后，其数据定义信息保存在系统表中，其数据内容则存在于相应的表空间中。模式作为逻辑管理单元，有利于区分业务边界，避免不同业务对象间的交叉干扰。

关系对象设计与存储管理

表结构设计

表是关系数据库中的核心对象，YashanDB 支持多种类型的列数据，包括但不限于定长与变长字符串（CHAR、VARCHAR、NCHAR、NVARCHAR）、数值（NUMBER 与原生数值类型）、时间日期数据类型、以及 LOB 大对象类型。表设计时应合理选择数据类型，考虑存储效率和查询性能。例如，CHAR 适合长度固定的数据字段，而 VARCHAR 适用于长度变动大但存储空间敏感的字段。YashanDB 支持虚拟列、隐藏列及已删除列，便于灵活扩展及性能优化。

存储结构

YashanDB 根据业务场景区分存储结构，主要包括行存表（HEAP 存储结构）、可变列式存储（MCOL，用于 TAC 表）、稳态列式存储（SCOL，用于 LSC 表）。行存表适合事务处理场景，列式存储利于分析型场景，能通过压缩和编码技术提高查询性能。存储引擎通过空间管理、数据页和段的逻辑划分，实现对表空间的灵活管理及动态扩展。

索引设计规范

索引设计是优化数据访问的关键技术，YashanDB 采用 B 树结构作为默认索引类型，支持唯一索引、非唯一索引、组合索引、函数索引等多种形式。合理的索引可以大幅减少 I/O 代价，提升查询效率。索引维护涉及数据的增删改，表更新索引列时索引需对应调整。YashanDB 支持索引可用性和可见性的动态调整及索引分区策略，以提高维护效率和查询灵活性。

访问约束与完整性保障

访问约束（Access Constraint，AC）是 YashanDB 的特色机制，基于有界计算理论实现数据聚合与筛选，能显著缩小数据访问范围以优化查询效率。完整性约束涵盖非空约束、唯一约束、主键约束、外键约束及检查约束，均用于确保数据准确性与业务规则一致性。外键约束应结合索引使用，减少锁竞争和全表扫描风险。约束支持启用与验证状态的灵活配置，满足不同数据维护与业务需求。

分区技术与数据拆分策略

针对大规模数据管理，YashanDB 提供多种分区策略，包括范围分区、哈希分区、列表分区和间隔分区。支持复合分区将不同分区方法结合使用。分区能将巨大数据表拆分为多个分区段，便于并行操作和维护，提高访问效率并降低单个分区故障影响。分区索引遵循本地分区索引或全局索引两种体系，实现索引与表的协同管理。

事务机制及并发控制

事务是数据库操作的基础逻辑单元，YashanDB 实现了符合 ACID 属性的高性能事务引擎。多版本并发控制（MVCC）保障查询一致性，支持语句级和事务级一致性读。写一致性通过锁机制控制写操作冲突，事务隔离级别支持读已提交和可串行化，以满足不同业务对并发与一致性的需求。锁机制分表锁和行锁，系统自动检测死锁并加以解决，保证数据安全和系统稳定。

PL 引擎及编程规范

YashanDB 的 PL 引擎支持过程化语言扩展，允许创建存储过程、自定义函数、触发器及高级包。通过将业务逻辑迁移至数据库服务器执行，可减少客户端与服务器的交互，提高执行效率。同时，PL 支持异常处理、动态及静态 SQL、自治事务等特性。编写 PL 代码应关注代码的模块化、重用性和异常管理，合理使用内置包及自定义包增强系统能力。

模式设计的规范建议

合理划分 Schema，基于业务边界将不同关联的数据库对象进行分组，减少访问冲突及权限复杂度。

设计表时优先选择恰当的数据类型，针对不同数据字段合理应用行存或列存表，结合系统集群部署形态优化存储策略。

建立有效索引，选择合适的索引类型和分区策略，注意维护索引的可用性和可见性，定期更新统计数据支持优化器。

使用访问约束完成预计算和数据归约，减少查询计算代价，提升整体性能。

针对大容量表和高访问负载，合理应用分区策略，利用分区剪裁减少 IO 和 CPU 消耗。

严格定义完整性约束，结合业务规则确保数据的准确性，适时调整约束的启用与验证状态，避免约束冲突。

根据业务需求选择合适的事务隔离级别和并发控制策略，保证应用性能和数据一致性。

规范 PL 对象设计，模块化存储过程和函数，合理利用触发器与自治事务，实现业务逻辑的扩展与保护。

维护规范的权限体系，分离用户角色和权限；配合安全策略使用加密、审计及访问控制确保系统安全。

遵守备份及高可用管理规范，确保数据库在异常情况下具备快速恢复及故障切换能力。

结论

随着数据规模和业务复杂性的不断增长，YashanDB 的模式设计和管理规范显得尤为重要。合理的模式规划和存储策略不仅能够提升数据库系统的性能和可维护性，还能确保数据的安全和一致性。未来，随着数据库技术的持续演进，优化的存储结构、多维度的安全机制、智能的执行优化等将成为数据库系统的核心竞争力。用户应持续深入理解数据库的内部机制，结合业务实际需求，设计和维护高效、稳定、可扩展的数据库模式体系。