模块 2：规划数据模型
构建实体关系图，预先规划访问模式
概述
数据建模是设计应用程序在特定数据库中的数据存储方式的过程。DynamoDB 等 NoSQL 数据库的数据建模与关系型数据库的建模不同。关系型数据库的特点是灵活性，非常适合分析型应用程序。在关系型数据建模中，您首先要处理实体 (entity) 关系。有了规范化的关系模型，就可以满足应用程序中需要的一切查询模式。
而 NoSQL（非关系型）数据库的特点是速度和规模，并非灵活性。关系型数据库的性能可能会随着容量扩展而降低，但 DynamoDB 等横向扩展的数据库在任何规模下都能保持一致的性能。一些 DynamoDB 用户的表大于 100 TB，而表的读写性能仍然保持与小于 1 GB 时的同等读写性能。
要充分利用 DynamoDB 等 NoSQL 数据库，就需要与使用典型关系型数据库时不一样的思维方式。在使用 DynamoDB 进行数据建模时，可采用以下最佳实践。
1.重点关注 access pattern（访问模式）
无论进行哪种类型的数据建模，首先都要建立实体关系图，描述应用程序中的不同对象（实体）以及它们之间的联系（实体之间的关系）。
在关系型数据库中，您要直接把实体存入表中，并使用外键指定关系。在定义了数据表之后，关系型数据库会支持灵活的查询语言，并以指定形式返回数据。
而在 DynamoDB 中，您要在对表建模之前就要考虑访问模式。NoSQL 数据库重点关注速度，而非灵活性。您首先要思考您会如何访问数据，然后根据访问数据的方式进行数据建模。
在设计 DynamoDB 表之前，清楚了解并记录应用程序中需要进行的数据读写。务必详尽无遗，并考虑到应用程序中的所有流程，因为您需要根据访问模式优化您的表。
2.优化对 DynamoDB 的请求数量
在记录下应用程序的访问模式需求之后，您就可以设计表了。设计表时，应尽量减少每个访问模式下对 DynamoDB 的请求数量。理想情况下，每个访问只需对 DynamoDB 发起一次请求，因为网络请求速度受限，会限制您在应用程序中的网络请求数量。
优化 DynamoDB 的请求数量之前，您需要理解一些核心概念：
3.不要伪造关系模型
刚开始使用 DynamoDB 的人通常会试图在非关系型的 DynamoDB 上实现关系模型。如果这样做，就享受不到 DynamoDB 的大部分优势了。
使用 DynamoDB 时最常见的反模式（对重复问题的无效响应）如下：
- 规范化：在关系型数据库中，您要将数据规范化，以便减少数据冗余和占用的存储空间，然后要使用连接 (join) 来组合多个不同的表。然而，大规模数据表连接会导致速度慢、成本高。DynamoDB 不允许数据表连接，因为随着表数据增长，性能会变慢。
- 每个表只包含一种数据：在 DynamoDB 表中，单个表通常会包含几种数据。在我们的示例中，单个表包含 User、Game 和 UserGameMapping 三个实体。而在关系型数据库中，这会被建模为三个不同的表。
- 过多二级索引：人们通常会为需要的每个额外访问模式创建一个二级索引。而 DynamoDB 是无模式的，这也适用于索引。您可以利用属性的灵活性，将同一个二级索引用于一个表中的多种数据类型。这种方法称为索引重载。
在以下步骤中，我们将构建实体关系图，预先规划访问模式。在使用 DynamoDB 时，必须完成这些步骤。然后，在后续模块中，我们要在表设计中实现这些访问模式。
时长
20 分钟
使用的服务
操作步骤
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构建实体关系图
在所有数据建模实践中，第一步都是构建示意图，展示应用程序中的实体以及实体之间的关系。
我们的应用程序中有以下实体：
- User
- Game
- UserGameMapping
User 实体代表应用程序中的用户。一个用户可创建多个 Game 实体，而游戏创建者将决定游戏地图和每局游戏开始时间。因为一个用户可创建多个 Game 实体，所以用户和游戏之间是一对多的关系。
最终，一局游戏包含多个用户，而且随着时间推移，一个用户可以玩多局不同的游戏。因此，用户和游戏之间也可以是多对多的关系。我们可以用 UserGameMapping 实体表示用户与游戏的关系。
了解了这些实体和它们之间的关系，就能构建出以下实体关系图。
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规划用户画像访问模式
需要为游戏用户创建用户画像。用户画像包括用户名、头像、游戏统计信息等数据，以及与用户相关的其他信息。用户登录时，游戏中会显示用户画像。其他用户可以查看某用户的画像，了解该用户的游戏统计信息和其他详细信息。
在用户玩游戏时，游戏统计信息会更新。游戏统计信息反映当前用户的过往游戏局数、获胜局数和杀敌数。
以上信息体现了三种访问模式：
- 创建用户画像（写）
- 更新用户画像（写）
- 获取用户画像（读）
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规划游戏前访问模式
我们的示例游戏是一款大逃杀游戏。玩家可选择特定地图创建游戏，而其他玩家可加入游戏。加入游戏的玩家人数满 50 之后，游戏开始，且不再允许其他玩家加入。
有些玩家在搜索要加入的游戏时，可能已经有了想玩的特定地图，而有些玩家可能不在乎地图，只想搜索在所有地图中可加入的游戏。
根据此信息可得出以下七种访问模式：
- 创建游戏（写）
- 查找可加入的游戏（读）
- 按地图查找可加入的游戏（读）
- 查看游戏（读）
- 查看游戏中的用户（读）
- 为了某用户加入游戏（写）
- 开始游戏（写）
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游戏中和游戏后访问模式
最后，我们来思考游戏中和游戏后的访问模式。
在游戏期间，玩家要击败其他人，试图活到最后。这就需要应用程序跟踪每个玩家在游戏期间的杀敌数和存活时长。在游戏中存活到最后的三个玩家会分别获得金牌、银牌和铜牌。
游戏结束之后，玩家可能会想要查看自己或其他玩家的过往游戏记录。
根据此信息可得出三种访问模式：
- 为用户更新游戏（写）
- 更新游戏（写）
- 为用户查找所有过往游戏记录（读）
总结
现在，我们已规划了游戏的所有访问模式。在后续模块中，我们要使用 DynamoDB 实现这些访问模式。
请注意，访问模式规划可能需要几次迭代更新。首先是应用程序所需访问模式的大致想法。然后映射表中的主键、二级索引和属性。接着回到访问模式规划，确保所有访问模式都得到实现。在确信认访问模式规划已完成后，进行后续操作步骤。