データベース正規化の基本原則

第一正規形 (1NF)

テーブルの各カラムは分割不可能な原子値を持つ必要があります。

第二正規形 (2NF)

第一正規形を満たし、主キーが存在し、非キーカラムが主キーに完全依存している状態です。

第三正規形 (3NF)

第二正規形を満たし、非キーカラム間の推移的依存関係が存在しない状態です。

ストレージエンジンの詳細

主要ストレージエンジンの特性

InnoDBエンジン

• ACIDトランザクションをサポート
• 行レベルロックによる高並列性
• 外部キー制約のサポート

MyISAMエンジン

• トランザクション非サポート
• テーブルレベルロック
• 高速な読み込み性能

MEMORYエンジン

• データをメモリ上に保持
• ハッシュインデックスを採用
• 一時テーブルやキャッシュ用途に適す

インデックスの基本概念

インデックスはデータ検索を効率化するためのデータ構造です。

メリット	デメリット
データ検索の効率化とI/Oコスト削減	追加の記憶領域を消費
ソート処理のコスト削減	データ更新時のオーバーヘッド増加

B+Treeインデックス構造

MySQLで最も一般的に使用されるインデックス構造です。

// B+Treeの基本構造を示す疑似コード
class BPlusTreeNode {
    List<Key> keys;
    List<Pointer> pointers;
    boolean isLeaf;
}

class BPlusTree {
    BPlusTreeNode root;
    
    Value search(Key key) {
        // 検索アルゴリズムの実装
    }
}

インデックスの種類と特性

種類	説明	特徴
主キーインデックス	主キーカラムに自動生成	一意性を保障
ユニークインデックス	重複値を防止	複数設定可能
通常インデックス	汎用的な検索最適化	複数設定可能

トランザクション処理の基礎

ACID特性

• 原子性 (Atomicity): 全操作の完全な実行
• 一貫性 (Consistency): データ整合性の維持
• 独立性 (Isolation): 並行実行時の影響分離
• 持続性 (Durability): 変更結果の永続化

トランザクション分離レベル

レベル	ダーティリード	非再現リード	ファントムリード
Read Uncommitted	発生	発生	発生
Read Committed	防止	発生	発生
Repeatable Read	防止	防止	発生
Serializable	防止	防止	防止

ロック機構の詳細

ロックの粒度による分類

• グローバルロック: データベース全体のロック
• テーブルロック: テーブル単位のロック
• 行ロック: 行単位の細粒度ロック

InnoDBの行ロックタイプ

• レコードロック: 単一行のロック
• ギャップロック: 範囲のロック
• ネクストキーロック: レコードとギャップの組み合わせ

MVCC (Multi-Version Concurrency Control)

複数バージョンのデータを維持することで、ブロックしない読み取りを実現します。

// MVCCの基本概念を示す疑似コード
class VersionChain {
    List<DataVersion> versions;
    
    DataVersion getVisibleVersion(Transaction tx) {
        // 可視性判定ロジック
    }
}

class DataVersion {
    TransactionId createdBy;
    Data data;
    Pointer previousVersion;
}