sql-database-assistant
alirezarezvani/claude-skills
Преобразуйте естественный язык в SQL-запросы, оптимизируйте производительность баз данных, создавайте миграции, изучайте схемы и работайте с ORM в PostgreSQL, MySQL, SQLite и SQL Server.
...Расширить всеПомощник по базам данных SQL — навык уровня «POWERFUL»
Обзор
Практический помощник в проектировании баз данных. В то время как специалист по проектированию баз данных сосредоточен на архитектуре схемы, а специалист по проектированию схем баз данных занимается моделированием ERD, данная квалификация охватывает повседневные задачи: написание запросов, оптимизацию производительности, генерацию миграций и устранение разрыва между кодом приложения и движками баз данных.
Основные возможности
- Преобразованиеестественного языка в SQL — преобразование требований в корректные и высокопроизводительные запросы
- Исследование схемы — анализ рабочих баз данных PostgreSQL, MySQL, SQLite и SQL Server
- Оптимизация запросов — анализ EXPLAIN, рекомендации по индексам, обнаружение N+1, шаблоны переписания
- Генерация миграций — скрипты обновления и отката, стратегии без простоев, планы отката
- Интеграция с ORM — шаблоны и «аварийные выходы» для Prisma, Drizzle, TypeORM и SQLAlchemy
- Поддержка нескольких баз данных — SQL с учетом диалектов и рекомендациями по совместимости
Инструменты
| Скрипт | Назначение |
|---|---|
scripts/query_optimizer.py |
Статический анализ SQL-запросов на наличие проблем с производительностью |
scripts/migration_generator.py |
Генерация шаблонов файлов миграции на основе описаний изменений |
scripts/schema_explorer.py |
Генерация документации по схеме на основе запросов интроспекции |
Преобразование естественного языка в SQL
Шаблоны перевода
При преобразовании требований в SQL следуйте следующей последовательности:
- Определите сущности — сопоставьте существительные таблицам
- Определите отношения — сопоставьте глаголы операторам JOIN или подзапросам
- Определите фильтры — сопоставьте прилагательные/условия с условиями WHERE
- Определите агрегации — сопоставьте «итого», «среднее», «количество» с GROUP BY
- Определите порядок сортировки — сопоставьте «top», «latest», «highest» с ORDER BY + LIMIT
Распространенные шаблоны запросов
Top-N по группе (окно функции)
SELECT * FROM (
SELECT *, ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY department_id ORDER BY salary DESC) AS rn
FROM employees
) ranked WHERE rn <= 3;
Накопительные суммы
SELECT date, amount,
SUM(amount) OVER (ORDER BY date ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW) AS running_total
FROM transactions;
Обнаружение пробелов
SELECT curr.id, curr.seq_num, prev.seq_num AS prev_seq
FROM records curr
LEFT JOIN records prev ON prev.seq_num = curr.seq_num - 1
WHERE prev.id IS NULL AND curr.seq_num > 1;
UPSERT (PostgreSQL)
INSERT INTO settings (key, value, updated_at)
VALUES ('theme', 'dark', NOW())
ON CONFLICT (key) DO UPDATE SET value = EXCLUDED.value, updated_at = EXCLUDED.updated_at;
UPSERT (MySQL)
INSERT INTO settings (key_name, value, updated_at)
VALUES ('theme', 'dark', NOW())
ON DUPLICATE KEY UPDATE value = VALUES(value), updated_at = VALUES(updated_at);
См. файл references/query_patterns.md для получения информации о JOIN, CTE, оконных функциях, операциях с JSON и многом другом.
Изучение схемы
Запросы на самоанализ
PostgreSQL — вывод списка таблиц и столбцов
SELECT table_name, column_name, data_type, is_nullable, column_default
FROM information_schema.columns
WHERE table_schema = 'public'
ORDER BY table_name, ordinal_position;
PostgreSQL — внешние ключи
SELECT tc.table_name, kcu.column_name,
ccu.table_name AS foreign_table, ccu.column_name AS foreign_column
FROM information_schema.table_constraints tc
JOIN information_schema.key_column_usage kcu ON tc.constraint_name = kcu.constraint_name
JOIN information_schema.constraint_column_usage ccu ON tc.constraint_name = ccu.constraint_name
WHERE tc.constraint_type = 'FOREIGN KEY';
MySQL — размеры таблиц
SELECT table_name, table_rows,
ROUND(data_length / 1024 / 1024, 2) AS data_mb,
ROUND(index_length / 1024 / 1024, 2) AS index_mb
FROM information_schema.tables
WHERE table_schema = DATABASE()
ORDER BY data_length DESC;
SQLite — дамп схемы
SELECT name, sql FROM sqlite_master WHERE type = 'table' ORDER BY name;
SQL Server — столбцы с типами
SELECT t.name AS table_name, c.name AS column_name,
ty.name AS data_type, c.max_length, c.is_nullable
FROM sys.columns c
JOIN sys.tables t ON c.object_id = t.object_id
JOIN sys.types ty ON c.user_type_id = ty.user_type_id
ORDER BY t.name, c.column_id;
Генерация документации на основе схемы
Используйте скрипт scripts/schema_explorer.py для создания документации в формате Markdown или JSON:
python scripts/schema_explorer.py --dialect postgres --tables all --format md
python scripts/schema_explorer.py --dialect mysql --tables users,orders --format json --json
Оптимизация запросов
Рабочий процесс анализа EXPLAIN
- Запустите EXPLAIN ANALYZE (PostgreSQL) или EXPLAIN FORMAT=JSON (MySQL)
- Определите наиболее затратный узел — последовательное сканирование (Seq Scan) больших таблиц, вложенный цикл (Nested Loop) с высокими оценками количества строк
- Проверьте наличие отсутствующих индексов — последовательные сканирования по отфильтрованным столбцам
- Ищите ошибки оценки — расхождение между запланированным и фактическим количеством строк сигнализируетоб устаревших статистических данных
- Оцените порядок соединений (JOIN) — убедитесь, что соединение инициируется набором результатов с наименьшим количеством строк
Контрольный список рекомендаций по индексам
- Столбцы в условиях WHERE с высокой селективностью
- Колонки в условиях JOIN (внешние ключи)
- Колонки в ORDER BY в сочетании с LIMIT
- Составные индексы, соответствующие многостолбцовым предикатам WHERE (сначала столбец с наибольшей селективностью)
- Частичные индексы для запросов с постоянными фильтрами (например,
WHERE status = 'active') - Покрывающие индексы, позволяющие избежать обращений к таблицам в запросах с большим объемом чтения
Шаблоны переформулировки запросов
| Антишаблон | Переписывание |
|---|---|
SELECT * FROM orders |
SELECT id, status, total FROM orders (явно указанные столбцы) |
WHERE YEAR(created_at) = 2025 |
WHERE created_at >= '2025-01-01' AND created_at < '2026-01-01' (поддерживает SARG) |
| Коррелированный подзапрос в SELECT | LEFT JOIN с агрегацией |
NOT IN (SELECT ...) с NULL |
NOT EXISTS (SELECT 1 ...) |
UNION (dedup), когда это не требуется |
UNION ALL |
LIKE '%search%' |
Индекс полнотекстового поиска (GIN/FULLTEXT) |
ORDER BY RAND() |
Случайная выборка на стороне приложения или TABLESAMPLE |
Обнаружение «N+1»
Симптомы:
- Цикл приложения, выполняющий один запрос на каждую родительскую строку
- Отложенная загрузка связанных сущностей ORM внутри цикла
- В журнале запросов отображаются сотни одинаковых шаблонов SELECT с разными ID
Решения:
- Использовать немедленную загрузку (
includeв Prisma,joinedloadв SQLAlchemy) - Пакетные запросы с
WHERE id IN (...) - Использовать паттерн DataLoader для резолверов GraphQL
Инструмент статического анализа
python scripts/query_optimizer.py --query "SELECT * FROM orders WHERE status = 'pending'" --dialect postgres
python scripts/query_optimizer.py --query queries.sql --dialect mysql --json
См. файл references/optimization_guide.md для ознакомления с планом EXPLAIN, типами индексов и пулом соединений.
Генерация миграций
Шаблоны миграции без простоев
Добавление столбца (безопасно)
-- Добавление
ALTER TABLE users ADD COLUMN phone VARCHAR(20);
-- Удаление
ALTER TABLE users DROP COLUMN phone;
Переименование столбца (расширение-сжатие)
-- Шаг 1: Добавление нового столбца
ALTER TABLE users ADD COLUMN full_name VARCHAR(255);
-- Шаг 2: Заполнение данных
UPDATE users SET full_name = name;
-- Шаг 3: Развертывание приложения, читающего оба столбца
-- Шаг 4: Развертывание приложения, записывающего данные только в новый столбец
-- Шаг 5: Удаление старого столбца
ALTER TABLE users DROP COLUMN name;
Добавление столбца NOT NULL (безопасная последовательность)
-- Шаг 1: Добавление столбца, допускающего значение NULL
ALTER TABLE orders ADD COLUMN region VARCHAR(50);
-- Шаг 2: Заполнение значениями по умолчанию
UPDATE orders SET region = 'unknown' WHERE region IS NULL;
-- Шаг 3: Добавление ограничения
ALTER TABLE orders ALTER COLUMN region SET NOT NULL;
ALTER TABLE orders ALTER COLUMN region SET DEFAULT 'unknown';
Создание индекса (безблокирующее, PostgreSQL)
CREATE INDEX CONCURRENTLY idx_orders_status ON orders (status);
Стратегии заполнения данных
- Пакетные обновления — обработка блоками по 1000–10 000 строк для предотвращения конфликтов блокировок
- Фоновые задания — асинхронное выполнение заполнения с отслеживанием хода выполнения
- Двойная запись — запись в старые и новые столбцы в переходный период
- Запросы проверки — проверка количества строк и целостности данных после каждого пакета
Стратегии отката
Каждая миграция должна иметь скрипт отката. Для необратимых изменений:
- Резервное копирование перед выполнением — создание резервной копии затронутых таблиц с помощью
pg_dump - Флаги функций — приложение может переключаться между чтением из старой и новой схемы
- Теневые таблицы — сохраняйте копию исходной таблицы на время миграции
Инструмент генерации миграций
python scripts/migration_generator.py --change "добавить булево значение email_verified в таблицу users" --dialect postgres --format sql
python scripts/migration_generator.py --change "переименовать столбец name в full_name в таблице customers" --dialect mysql --format alembic --json
Поддержка нескольких баз данных
Различия между диалектами
| Функция | PostgreSQL | MySQL | SQLite | SQL Server |
|---|---|---|---|---|
| UPSERT | ПРИ КОНФЛИКТЕ ОБНОВИТЬ |
ПРИ ДУБЛИРОВАНИИ КЛЮЧА ОБНОВИТЬ |
ПРИ КОНФЛИКТЕ ОБНОВИТЬ |
СЛИТЬ |
| Булево | Нативный BOOLEAN |
TINYINT(1) |
INTEGER |
BIT |
| Автоинкремент | SERIAL / GENERATED |
AUTO_INCREMENT |
ЦЕЛОЕ ЧИСЛО ПЕРВИЧНЫЙ КЛЮЧ |
IDENTITY |
| JSON | JSONB (с индексами) |
JSON |
Текст (расширенный) | NVARCHAR(MAX) |
| Массив | Нативный массив |
Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается |
| CTE (рекурсивный) | Полная поддержка | 8.0+ | 3.8.3+ | Полная поддержка |
| Функции окна | Полная поддержка | 8.0+ | 3.25.0+ | Полная поддержка |
| Полнотекстовый поиск | tsvector + GIN |
ИндексFULLTEXT |
Расширение FTS5 | Полнотекстовый каталог |
| LIMIT/OFFSET | LIMIT n OFFSET m |
LIMIT n OFFSET m |
LIMIT n OFFSET m |
СМЕЩЕНИЕ m СТРОК, ПОЛУЧИТЬ ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИЕ n СТРОК |
Советы по совместимости
- Всегда используйте параметризованные запросы — это предотвращает SQL-инъекции во всех диалектах
- Избегайте использования функций, специфичных для диалектов, в общем коде — оборачивайте их в адаптерный слой
- Тестируйте миграции на целевом движке —
структура information_schemaразличается в разных движках - Используйте формат даты по стандарту ISO —
'YYYY-MM-DD'работает везде - Идентификаторы следует заключать в кавычки — используйте двойные кавычки (стандарт SQL) или обратные кавычки (MySQL)
Шаблоны ORM
Prisma
Определение схемы
model User {
id Int @id @default(autoincrement())
email String @unique
name String?
posts Post[]
createdAt DateTime @default(now())
}
model Post {
id Int @id @default(autoincrement())
title String
author User @relation(fields: [authorId], references: [id])
authorId Int
}
Миграции: npx prisma migrate dev --name add_user_email
API запросов: prisma.user.findMany({ where: { email: { contains: '@' } }, include: { posts: true } })
Экранированный необработанный SQL: prisma.$queryRaw\SELECT * FROM users WHERE id = ${userId}``
Drizzle
Определение по схеме
export const users = pgTable('users', {
id: serial('id').primaryKey(),
email: varchar('email', { length: 255 }).notNull().unique(),
name: text('name'),
createdAt: timestamp('created_at').defaultNow(),
});
Конструктор запросов: db.select().from(users).where(eq(users.email, email))
Миграции: npx drizzle-kit generate:pg, затем npx drizzle-kit push:pg
TypeORM
Декораторы сущностей
@Entity()
export class User {
@PrimaryGeneratedColumn()
id: number;
@Column({ unique: true })
email: string;
@OneToMany(() => Post, post => post.author)
posts: Post[];
}
Шаблон репозитория: userRepo.find({ where: { email }, relations: ['posts'] })
Миграции: npx typeorm migration:generate -n AddUserEmail
SQLAlchemy
Декларативные модели
class User(Base):
__tablename__ = 'users'
id = Column(Integer, primary_key=True)
email = Column(String(255), unique=True, nullable=False)
name = Column(String(255))
posts = relationship('Post', back_populates='author')
Управление сессиями: всегда используйте with Session() в качестве контекстного менеджера session
Миграции Alembic: alembic revision --autogenerate -m "add user email"
См. файл references/orm_patterns.md для сравнения и описания рабочих процессов миграции для каждого ORM.
Целостность данных
Стратегия ограничений
- Первичные ключи — каждая таблица должна иметь один; предпочтительны суррогатные ключи (серийный номер/UUID)
- Внешние ключи — обеспечивают референциальную целостность; явно определяйте поведение при удалении (ON DELETE)
- Ограничения UNIQUE — для обеспечения уникальности на бизнес-уровне (электронная почта, слэг, ключ API)
- Ограничения CHECK — проверка диапазонов, перечислений и бизнес-правил на уровне БД
- NOT NULL — по умолчанию использовать NOT NULL; допускать нулевые значения только в тех случаях, когда они действительно необязательны
Уровни изоляции транзакций
| Уровень | «Грязное» чтение | Неповторимое чтение | Фантомное чтение | Вариант использования |
|---|---|---|---|---|
| Чтение без фиксации | Да | Да | Да | Никогда не рекомендуется |
| ЧИТАТЬ С ФИКСАЦИЕЙ | Нет | Да | Да | По умолчанию для PostgreSQL, общие задачи OLTP |
| ПОВТОРИМОЕ ЧТЕНИЕ | Нет | Нет | Да (InnoDB: нет) | Финансовые вычисления |
| СЕРИАЛИЗУЕМОСТЬ | Нет | Нет | Нет | Критическая согласованность (выставление счетов, инвентаризация) |
Предотвращение тупиковых ситуаций
- Последовательный порядок блокировки — всегда устанавливайте блокировки в одном и том же порядке по таблицам/строкам
- Короткие транзакции — минимизируйте время между установкой первой блокировки и фиксацией
- Консультативные блокировки — используйте
pg_advisory_lock()для координации на уровне приложения - Логика повторных попыток — перехват ошибок взаимной блокировки и повторная попытка с экспоненциальным отступлением
Резервное копирование и восстановление
PostgreSQL
# Полное резервное копирование
pg_dump -Fc --no-owner dbname > backup.dump
# Восстановление
pg_restore -d dbname --clean --no-owner backup.dump
# Восстановление к определенному моменту времени: настройте архивирование WAL + restore_command
MySQL
# Полное резервное копирование
mysqldump --single-transaction --routines --triggers dbname > backup.sql
# Восстановление
mysql dbname < backup.sql
# Бинарный журнал для восстановления на определенный момент времени (PITR): mysqlbinlog --start-datetime="2025-01-01 00:00:00" binlog.000001
SQLite
# Резервное копирование (безопасно при одновременном чтении)
sqlite3 dbname ".backup backup.db"
Рекомендации по резервному копированию
- Автоматизация — cron или таймер systemd, никогда не выполняйте резервное копирование исключительно вручную
- Тестируйте восстановление — непроверенные резервные копии не являются резервными копиями
- Внесайтовые копии — S3, GCS или отдельный регион
- Политика хранения — ежедневно в течение 7 дней, еженедельно в течение 4 недель, ежемесячно в течение 12 месяцев
- Отслеживайте размер и продолжительность резервного копирования — резкие изменения сигнализируют о проблемах
Антипаттерны
| Антипаттерн | Проблема | Решение |
|---|---|---|
SELECT * |
Передаёт ненужные данные, вызывает сбои при изменениях схемы | Явный список столбцов |
| Отсутствуют индексы на столбцах внешних ключей | Медленные операции JOIN и каскадное удаление | Добавить индексы на все внешние ключи |
| Запросы N+1 | 1 + N циклов обмена данными с базой данных | Предварительная загрузка или пакетные запросы |
| Неявное приведение типов | УсловиеWHERE id = '123' препятствует использованию индекса |
Соответствие типов в предикатах |
| Отсутствие пула соединений | Исчерпывает количество соединений при высокой нагрузке | PgBouncer, ProxySQL или пул ORM |
| Неограниченные запросы | Отсутствие LIMIT создает риск возврата миллионов строк | Всегда использовать пагинацию |
| Хранение денежных сумм в формате FLOAT | Ошибки округления | Используйте DECIMAL(19,4) или целые центы |
| «Божественные» таблицы | Одна таблица с более чем 50 столбцами | Нормализуйте или используйте вертикальное разбиение |
| «Мягкие» удаления повсеместно | Усложняет каждый запрос с условием WHERE deleted_at IS NULL |
Архивируйте таблицы или используйте event sourcing |
| Конкатенация необработанных строк | SQL-инъекция | Всегда использовать параметризованные запросы |
Перекрестные ссылки
| Навык | Связь |
|---|---|
| разработчик баз данных | Архитектура схемы, анализ нормализации, генерация ERD |
| разработчик схемы базы данных | Визуальное моделирование ERD, отображение связей |
| архитектор-миграции | Организация сложных многоэтапных миграций |
| api-design-reviewer | Обеспечение соответствия конечных точек API шаблонам запросов |
| observability-platform | Мониторинг производительности запросов, оповещения о медленных запросах |
---
name: sql-database-assistant
description: Translate natural language into SQL queries, optimize database performance, generate migrations, explore schemas, and work with ORMs across PostgreSQL, MySQL, SQLite, and SQL Server.
---
# SQL Database Assistant - POWERFUL Tier Skill
## Overview
The operational companion to database design. While **database-designer** focuses on schema architecture and **database-schema-designer** handles ERD modeling, this skill covers the day-to-day: writing queries, optimizing performance, generating migrations, and bridging the gap between application code and database engines.
### Core Capabilities
- **Natural Language to SQL** — translate requirements into correct, performant queries
- **Schema Exploration** — introspect live databases across PostgreSQL, MySQL, SQLite, SQL Server
- **Query Optimization** — EXPLAIN analysis, index recommendations, N+1 detection, rewrite patterns
- **Migration Generation** — up/down scripts, zero-downtime strategies, rollback plans
- **ORM Integration** — Prisma, Drizzle, TypeORM, SQLAlchemy patterns and escape hatches
- **Multi-Database Support** — dialect-aware SQL with compatibility guidance
### Tools
| Script | Purpose |
|--------|---------|
| `scripts/query_optimizer.py` | Static analysis of SQL queries for performance issues |
| `scripts/migration_generator.py` | Generate migration file templates from change descriptions |
| `scripts/schema_explorer.py` | Generate schema documentation from introspection queries |
---
## Natural Language to SQL
### Translation Patterns
When converting requirements to SQL, follow this sequence:
1. **Identify entities** — map nouns to tables
2. **Identify relationships** — map verbs to JOINs or subqueries
3. **Identify filters** — map adjectives/conditions to WHERE clauses
4. **Identify aggregations** — map "total", "average", "count" to GROUP BY
5. **Identify ordering** — map "top", "latest", "highest" to ORDER BY + LIMIT
### Common Query Templates
**Top-N per group (window function)**
```sql
SELECT * FROM (
SELECT *, ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY department_id ORDER BY salary DESC) AS rn
FROM employees
) ranked WHERE rn <= 3;
```
**Running totals**
```sql
SELECT date, amount,
SUM(amount) OVER (ORDER BY date ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW) AS running_total
FROM transactions;
```
**Gap detection**
```sql
SELECT curr.id, curr.seq_num, prev.seq_num AS prev_seq
FROM records curr
LEFT JOIN records prev ON prev.seq_num = curr.seq_num - 1
WHERE prev.id IS NULL AND curr.seq_num > 1;
```
**UPSERT (PostgreSQL)**
```sql
INSERT INTO settings (key, value, updated_at)
VALUES ('theme', 'dark', NOW())
ON CONFLICT (key) DO UPDATE SET value = EXCLUDED.value, updated_at = EXCLUDED.updated_at;
```
**UPSERT (MySQL)**
```sql
INSERT INTO settings (key_name, value, updated_at)
VALUES ('theme', 'dark', NOW())
ON DUPLICATE KEY UPDATE value = VALUES(value), updated_at = VALUES(updated_at);
```
> See references/query_patterns.md for JOINs, CTEs, window functions, JSON operations, and more.
---
## Schema Exploration
### Introspection Queries
**PostgreSQL — list tables and columns**
```sql
SELECT table_name, column_name, data_type, is_nullable, column_default
FROM information_schema.columns
WHERE table_schema = 'public'
ORDER BY table_name, ordinal_position;
```
**PostgreSQL — foreign keys**
```sql
SELECT tc.table_name, kcu.column_name,
ccu.table_name AS foreign_table, ccu.column_name AS foreign_column
FROM information_schema.table_constraints tc
JOIN information_schema.key_column_usage kcu ON tc.constraint_name = kcu.constraint_name
JOIN information_schema.constraint_column_usage ccu ON tc.constraint_name = ccu.constraint_name
WHERE tc.constraint_type = 'FOREIGN KEY';
```
**MySQL — table sizes**
```sql
SELECT table_name, table_rows,
ROUND(data_length / 1024 / 1024, 2) AS data_mb,
ROUND(index_length / 1024 / 1024, 2) AS index_mb
FROM information_schema.tables
WHERE table_schema = DATABASE()
ORDER BY data_length DESC;
```
**SQLite — schema dump**
```sql
SELECT name, sql FROM sqlite_master WHERE type = 'table' ORDER BY name;
```
**SQL Server — columns with types**
```sql
SELECT t.name AS table_name, c.name AS column_name,
ty.name AS data_type, c.max_length, c.is_nullable
FROM sys.columns c
JOIN sys.tables t ON c.object_id = t.object_id
JOIN sys.types ty ON c.user_type_id = ty.user_type_id
ORDER BY t.name, c.column_id;
```
### Generating Documentation from Schema
Use `scripts/schema_explorer.py` to produce markdown or JSON documentation:
```bash
python scripts/schema_explorer.py --dialect postgres --tables all --format md
python scripts/schema_explorer.py --dialect mysql --tables users,orders --format json --json
```
---
## Query Optimization
### EXPLAIN Analysis Workflow
1. **Run EXPLAIN ANALYZE** (PostgreSQL) or **EXPLAIN FORMAT=JSON** (MySQL)
2. **Identify the costliest node** — Seq Scan on large tables, Nested Loop with high row estimates
3. **Check for missing indexes** — sequential scans on filtered columns
4. **Look for estimation errors** — planned vs actual rows divergence signals stale statistics
5. **Evaluate JOIN order** — ensure the smallest result set drives the join
### Index Recommendation Checklist
- Columns in WHERE clauses with high selectivity
- Columns in JOIN conditions (foreign keys)
- Columns in ORDER BY when combined with LIMIT
- Composite indexes matching multi-column WHERE predicates (most selective column first)
- Partial indexes for queries with constant filters (e.g., `WHERE status = 'active'`)
- Covering indexes to avoid table lookups for read-heavy queries
### Query Rewriting Patterns
| Anti-Pattern | Rewrite |
|-------------|---------|
| `SELECT * FROM orders` | `SELECT id, status, total FROM orders` (explicit columns) |
| `WHERE YEAR(created_at) = 2025` | `WHERE created_at >= '2025-01-01' AND created_at < '2026-01-01'` (sargable) |
| Correlated subquery in SELECT | LEFT JOIN with aggregation |
| `NOT IN (SELECT ...)` with NULLs | `NOT EXISTS (SELECT 1 ...)` |
| `UNION` (dedup) when not needed | `UNION ALL` |
| `LIKE '%search%'` | Full-text search index (GIN/FULLTEXT) |
| `ORDER BY RAND()` | Application-side random sampling or `TABLESAMPLE` |
### N+1 Detection
**Symptoms:**
- Application loop that executes one query per parent row
- ORM lazy-loading related entities inside a loop
- Query log shows hundreds of identical SELECT patterns with different IDs
**Fixes:**
- Use eager loading (`include` in Prisma, `joinedload` in SQLAlchemy)
- Batch queries with `WHERE id IN (...)`
- Use DataLoader pattern for GraphQL resolvers
### Static Analysis Tool
```bash
python scripts/query_optimizer.py --query "SELECT * FROM orders WHERE status = 'pending'" --dialect postgres
python scripts/query_optimizer.py --query queries.sql --dialect mysql --json
```
> See references/optimization_guide.md for EXPLAIN plan reading, index types, and connection pooling.
---
## Migration Generation
### Zero-Downtime Migration Patterns
**Adding a column (safe)**
```sql
-- Up
ALTER TABLE users ADD COLUMN phone VARCHAR(20);
-- Down
ALTER TABLE users DROP COLUMN phone;
```
**Renaming a column (expand-contract)**
```sql
-- Step 1: Add new column
ALTER TABLE users ADD COLUMN full_name VARCHAR(255);
-- Step 2: Backfill
UPDATE users SET full_name = name;
-- Step 3: Deploy app reading both columns
-- Step 4: Deploy app writing only new column
-- Step 5: Drop old column
ALTER TABLE users DROP COLUMN name;
```
**Adding a NOT NULL column (safe sequence)**
```sql
-- Step 1: Add nullable
ALTER TABLE orders ADD COLUMN region VARCHAR(50);
-- Step 2: Backfill with default
UPDATE orders SET region = 'unknown' WHERE region IS NULL;
-- Step 3: Add constraint
ALTER TABLE orders ALTER COLUMN region SET NOT NULL;
ALTER TABLE orders ALTER COLUMN region SET DEFAULT 'unknown';
```
**Index creation (non-blocking, PostgreSQL)**
```sql
CREATE INDEX CONCURRENTLY idx_orders_status ON orders (status);
```
### Data Backfill Strategies
- **Batch updates** — process in chunks of 1000-10000 rows to avoid lock contention
- **Background jobs** — run backfills asynchronously with progress tracking
- **Dual-write** — write to old and new columns during transition period
- **Validation queries** — verify row counts and data integrity after each batch
### Rollback Strategies
Every migration must have a reversible down script. For irreversible changes:
1. **Backup before execution** — `pg_dump` the affected tables
2. **Feature flags** — application can switch between old/new schema reads
3. **Shadow tables** — keep a copy of the original table during migration window
### Migration Generator Tool
```bash
python scripts/migration_generator.py --change "add email_verified boolean to users" --dialect postgres --format sql
python scripts/migration_generator.py --change "rename column name to full_name in customers" --dialect mysql --format alembic --json
```
---
## Multi-Database Support
### Dialect Differences
| Feature | PostgreSQL | MySQL | SQLite | SQL Server |
|---------|-----------|-------|--------|------------|
| UPSERT | `ON CONFLICT DO UPDATE` | `ON DUPLICATE KEY UPDATE` | `ON CONFLICT DO UPDATE` | `MERGE` |
| Boolean | Native `BOOLEAN` | `TINYINT(1)` | `INTEGER` | `BIT` |
| Auto-increment | `SERIAL` / `GENERATED` | `AUTO_INCREMENT` | `INTEGER PRIMARY KEY` | `IDENTITY` |
| JSON | `JSONB` (indexed) | `JSON` | Text (ext) | `NVARCHAR(MAX)` |
| Array | Native `ARRAY` | Not supported | Not supported | Not supported |
| CTE (recursive) | Full support | 8.0+ | 3.8.3+ | Full support |
| Window functions | Full support | 8.0+ | 3.25.0+ | Full support |
| Full-text search | `tsvector` + GIN | `FULLTEXT` index | FTS5 extension | Full-text catalog |
| LIMIT/OFFSET | `LIMIT n OFFSET m` | `LIMIT n OFFSET m` | `LIMIT n OFFSET m` | `OFFSET m ROWS FETCH NEXT n ROWS ONLY` |
### Compatibility Tips
- **Always use parameterized queries** — prevents SQL injection across all dialects
- **Avoid dialect-specific functions in shared code** — wrap in adapter layer
- **Test migrations on target engine** — `information_schema` varies between engines
- **Use ISO date format** — `'YYYY-MM-DD'` works everywhere
- **Quote identifiers** — use double quotes (SQL standard) or backticks (MySQL)
---
## ORM Patterns
### Prisma
**Schema definition**
```prisma
model User {
id Int @id @default(autoincrement())
email String @unique
name String?
posts Post[]
createdAt DateTime @default(now())
}
model Post {
id Int @id @default(autoincrement())
title String
author User @relation(fields: [authorId], references: [id])
authorId Int
}
```
**Migrations**: `npx prisma migrate dev --name add_user_email`
**Query API**: `prisma.user.findMany({ where: { email: { contains: '@' } }, include: { posts: true } })`
**Raw SQL escape hatch**: `prisma.$queryRaw\`SELECT * FROM users WHERE id = ${userId}\``
### Drizzle
**Schema-first definition**
```typescript
export const users = pgTable('users', {
id: serial('id').primaryKey(),
email: varchar('email', { length: 255 }).notNull().unique(),
name: text('name'),
createdAt: timestamp('created_at').defaultNow(),
});
```
**Query builder**: `db.select().from(users).where(eq(users.email, email))`
**Migrations**: `npx drizzle-kit generate:pg` then `npx drizzle-kit push:pg`
### TypeORM
**Entity decorators**
```typescript
@Entity()
export class User {
@PrimaryGeneratedColumn()
id: number;
@Column({ unique: true })
email: string;
@OneToMany(() => Post, post => post.author)
posts: Post[];
}
```
**Repository pattern**: `userRepo.find({ where: { email }, relations: ['posts'] })`
**Migrations**: `npx typeorm migration:generate -n AddUserEmail`
### SQLAlchemy
**Declarative models**
```python
class User(Base):
__tablename__ = 'users'
id = Column(Integer, primary_key=True)
email = Column(String(255), unique=True, nullable=False)
name = Column(String(255))
posts = relationship('Post', back_populates='author')
```
**Session management**: Always use `with Session() as session:` context manager
**Alembic migrations**: `alembic revision --autogenerate -m "add user email"`
> See references/orm_patterns.md for side-by-side comparisons and migration workflows per ORM.
---
## Data Integrity
### Constraint Strategy
- **Primary keys** — every table must have one; prefer surrogate keys (serial/UUID)
- **Foreign keys** — enforce referential integrity; define ON DELETE behavior explicitly
- **UNIQUE constraints** — for business-level uniqueness (email, slug, API key)
- **CHECK constraints** — validate ranges, enums, and business rules at the DB level
- **NOT NULL** — default to NOT NULL; make nullable only when genuinely optional
### Transaction Isolation Levels
| Level | Dirty Read | Non-Repeatable Read | Phantom Read | Use Case |
|-------|-----------|-------------------|-------------|----------|
| READ UNCOMMITTED | Yes | Yes | Yes | Never recommended |
| READ COMMITTED | No | Yes | Yes | Default for PostgreSQL, general OLTP |
| REPEATABLE READ | No | No | Yes (InnoDB: No) | Financial calculations |
| SERIALIZABLE | No | No | No | Critical consistency (billing, inventory) |
### Deadlock Prevention
1. **Consistent lock ordering** — always acquire locks in the same table/row order
2. **Short transactions** — minimize time between first lock and commit
3. **Advisory locks** — use `pg_advisory_lock()` for application-level coordination
4. **Retry logic** — catch deadlock errors and retry with exponential backoff
---
## Backup & Restore
### PostgreSQL
```bash
# Full backup
pg_dump -Fc --no-owner dbname > backup.dump
# Restore
pg_restore -d dbname --clean --no-owner backup.dump
# Point-in-time recovery: configure WAL archiving + restore_command
```
### MySQL
```bash
# Full backup
mysqldump --single-transaction --routines --triggers dbname > backup.sql
# Restore
mysql dbname < backup.sql
# Binary log for PITR: mysqlbinlog --start-datetime="2025-01-01 00:00:00" binlog.000001
```
### SQLite
```bash
# Backup (safe with concurrent reads)
sqlite3 dbname ".backup backup.db"
```
### Backup Best Practices
- **Automate** — cron or systemd timer, never manual-only
- **Test restores** — untested backups are not backups
- **Offsite copies** — S3, GCS, or separate region
- **Retention policy** — daily for 7 days, weekly for 4 weeks, monthly for 12 months
- **Monitor backup size and duration** — sudden changes signal issues
---
## Anti-Patterns
| Anti-Pattern | Problem | Fix |
|-------------|---------|-----|
| `SELECT *` | Transfers unnecessary data, breaks on schema changes | Explicit column list |
| Missing indexes on FK columns | Slow JOINs and cascading deletes | Add indexes on all foreign keys |
| N+1 queries | 1 + N round trips to database | Eager loading or batch queries |
| Implicit type coercion | `WHERE id = '123'` prevents index use | Match types in predicates |
| No connection pooling | Exhausts connections under load | PgBouncer, ProxySQL, or ORM pool |
| Unbounded queries | No LIMIT risks returning millions of rows | Always paginate |
| Storing money as FLOAT | Rounding errors | Use `DECIMAL(19,4)` or integer cents |
| God tables | One table with 50+ columns | Normalize or use vertical partitioning |
| Soft deletes everywhere | Complicates every query with `WHERE deleted_at IS NULL` | Archive tables or event sourcing |
| Raw string concatenation | SQL injection | Parameterized queries always |
---
## Cross-References
| Skill | Relationship |
|-------|-------------|
| **database-designer** | Schema architecture, normalization analysis, ERD generation |
| **database-schema-designer** | Visual ERD modeling, relationship mapping |
| **migration-architect** | Complex multi-step migration orchestration |
| **api-design-reviewer** | Ensuring API endpoints align with query patterns |
| **observability-platform** | Query performance monitoring, slow query alerts |
Все файлы
0 файловУстановить sql-database-assistant
Скачайте файлы навыков и распакуйте их в каталог .claude/skills/.
Скачать ZIPКлонируйте репозиторий и скопируйте файлы навыка в свой проект.
git clone https://github.com/alirezarezvani/claude-skills/tree/main/engineering/skills/sql-database-assistant # Copy SKILL.md to your .claude/skills/ directory
Копировать





Дом
