По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Нормализация базы данных (БД) - это метод проектирования реляционных БД, который помогает правильно структурировать таблицы данных. Процесс направлен на создание системы с четким представлением информации и взаимосвязей, без избыточности и потери данных.
В данной статье рассказывается, что такое нормализация базы данных, и объясняются принципы ее работы на практическом примере.
Что такое нормализация базы данных?
Нормализация базы данных - это метод создания таблиц БД со столбцами и ключами путем разделения (или декомпозиции) таблицы большего размера на небольшие логические единицы. В данном методе учитываются требования, предъявляемые к среде БД.
Нормализация - это итеративный процесс. Как правило, нормализация БД выполняется через серию тестов. Каждый последующий шаг разбивает таблицу на более легкую в управлении информацию, чем повышается общая логичность системы и простота работы с ней.
Зачем нужна нормализация базы данных?
Нормализация позволяет разработчику БД оптимально распределять атрибуты по таблицам. Данная методика избавляет от:
атрибутов с несколькими значениями;
задвоения или повторяющихся атрибутов;
атрибутов, не поддающихся классификации;
атрибутов с избыточной информацией;
атрибутов, созданных из других признаков.
Необязательно выполнять полную нормализацию БД. Однако она гарантирует полноценно функционирующую информационную среду. Этот метод:
позволяет создать структуру базы данных, подходящую для общих запросов;
сводит к минимуму избыточность данных, что повышает эффективность использования памяти на сервере БД;
гарантирует максимальную целостность данных, устраняя аномалий вставки, обновления и удаления.
Нормализация базы данных преобразует общую целостность данных в удобную для пользователя среду.
Избыточность баз данных и аномалии
Когда вы вносите изменения в таблицу избыточностью, вам придется корректировать все повторяющиеся экземпляры данных и связанные с ними объекты. Если этого не сделать, то таблица станет несогласованной, и при внесении изменений возникнут аномалии.
Так выглядит таблица без нормализации:
Для таблицы характерна избыточность данных, а при изменении этих данных возникают 3 аномалии:
Аномалия вставки. При добавлении нового «Сотрудника» (employee) в «Отдел» (sector) Finance, обязательно указывается его «Руководитель» (manager). Иначе вы не сможете вставить данные в таблицу.
Аномалия обновления. Когда сотрудник переходит в другой отдел, поле «Руководитель» содержит ошибочные данные. К примеру, Джейкоб (Jacob) перешел в отдел Finance, но его руководителем по-прежнему показывается Адам (Adam).
Аномалия удаления. Если Джошуа (Joshua) решит уволиться из компании, то при удалении строки с его записью потеряется информация о том, что отдел Finance вообще существует.
Для устранения подобных аномалий используется нормализация базы данных.
Основные понятия в нормализации базы данных
Простейшие понятия, используемые в нормализации базы данных:
ключи - атрибуты столбцов, которые однозначно (уникально) определяют запись в БД;
функциональные зависимости - ограничения между двумя взаимосвязанными атрибутами;
нормальные формы - этапы для достижения определенного качества БД.
Нормальные формы базы данных
Нормализация базы данных выполняется с помощью набора правил. Такие правила называются нормальными формами. Основная цель данных правил - помочь разработчику БД в достижении нужного качества реляционной базы.
Все уровни нормализации считаются кумулятивными, или накопительными. Прежде чем перейти к следующему этапу, выполняются все требования к текущей форме.
Стадии нормализации:
Стадия
Аномалии избыточности
Ненормализованная (нулевая) форма (UNF)
Это состояние перед любой нормализацией. В таблице присутствуют избыточные и сложные значения
Первая нормальная форма (1NF)
Разбиваются повторяющиеся и сложные значения; все экземпляры становятся атомарными
Вторая нормальная форма (2NF)
Частичные зависимости разделяются на новые таблицы. Все строки функционально зависимы от первичного ключа
Третья нормальная форма (3NF)
Транзитивные зависимости разбиваются на новые таблицы. Не ключевые атрибуты зависят от первичного ключа
Нормальная форма Бойса-Кода (BCNF)
Транзитивные и частичные функциональные зависимости для всех потенциальных ключей разбиваются на новые таблицы
Четвертая нормальная форма (4NF)
Удаляются многозначные зависимости
Пятая нормальная форма (5NF)
Удаляются JOIN-зависимости (зависимости соединения)
База данных считается нормализованной после достижения третьей нормальной формы. Дальнейшие этапы нормализации усложняю структуру БД и могут нарушить функционал системы.
Что такое Ключ?
Ключ БД (key) - это атрибут или группа признаков, которые однозначно описывают сущность в таблице. В нормализации используются следующие типы ключей:
суперключ (Super Key) - набор признаков, которые уникально определяют каждую запись в таблице;
потенциальный ключ (Candidate Key) - выбирается из набора суперключей с минимальным количеством полей;
первичный ключ (Primary Key) - самый подходящий кандидат из набора потенциальных ключей; служит первичным ключом таблицы;
внешний ключ (Foreign Key) - первичный ключ другой таблицы;
составной ключ (Composite Key) - уникальный ключ, образованный двумя и более атрибутами, каждый из которых по отдельности не является ключом.
Поскольку таблицы разделяются на несколько более простых единиц, именно ключи определяют точку ссылки для объекта БД.
Например, в следующей структуре базы данных:
Примерами суперключей являются:
employeeID;
(employeeID, name);
email
Все суперключи служат уникальным идентификатором каждой строки. К примеру, имя сотрудника и его возраст не считаются уникальными идентификаторами, поскольку несколько людей могут быть тезками и одногодками.
Потенциальные ключи выбираются из набора суперключей с минимальным количеством полей. В нашем примере это:
employeeID;
email
Оба параметра содержат минимальное количество полей, поэтому они хорошо подходят на роль потенциальных ключей. Самый логичный выбор для первичного ключа - поле employeeID, поскольку почта сотрудника может измениться. На такой первичный ключ легко ссылаться в другой таблице, для которой он будет считаться внешним ключом.
Функциональные зависимости базы данных
Функциональная зависимость БД отражает взаимосвязь между двумя атрибутами таблицы. Функциональные зависимости бывают следующих типов:
тривиальная функциональная зависимость - зависимость между атрибутом и группой признаков; исходный элемент является частью группы;
нетривиальная функциональная зависимость - зависимость между атрибутом и группой признаков; признак не является частью группы;
транзитивная зависимость - функциональная зависимость между тремя атрибутами: второй атрибут зависит от первого, а третий - от второго. Благодаря транзитивности, третий атрибут зависит от первого;
многозначная зависимость - зависимость, в которой несколько значений зависят от одного атрибута.
Функциональные зависимости - это важный этап в нормализации БД. В долгосрочной перспективе такие зависимости помогают оценить общее качество базы данных.
Примеры нормализации базы данных. Как нормализовать базу данных?
Общие этапы в нормализации базы данных подходят для всех таблиц. Конкретные методы разделения таблицы, а также вариант прохождения или не прохождения через третью нормальную форму (3NF) зависят от примеров использования.
Пример ненормализованной базы данных
В одном столбце ненормализованной таблицы содержится несколько значений. В худшем случае в ней присутствует избыточная информация.
Например:
Добавление, обновление и удаление данных - все это сложные задачи. Выполнение любых изменений текущих данных сопряжено с высоким риском потери информации.
Шаг 1: Первая нормальная форма (1NF)
Для преобразования таблицы в первую нормальную форму значения полей должны быть атомарными. Все сложные сущности таблицы разделяются на новые строки или столбцы.
Чтобы не потерять информацию, для каждого сотрудника дублируются значения столбцов managerID, managerName и area.
Доработанная таблица соответствует первой нормальной форме.
Шаг 2: Вторая нормальная форма (2NF)
Во второй нормальной форме каждая строка таблицы должна зависеть от первичного ключа.
Чтобы таблица соответствовала критериям этой формы, ее необходимо разделить на 2 части:
Manager (managerID, managerName, area)
Employee (employeeID, employeeName, managerID, sectorID, sectorName)
Итоговая таблица во второй нормальной форме представляет собой 2 таблицы без частичных зависимостей.
Шаг 3: третья нормальная форма (3NF)
Третья нормальная форма разделяет любые транзитивные функциональные зависимости. В нашем примере транзитивная зависимость есть у таблицы Employee; она разбивается на 2 новых таблицы:
Employee (employeeID, employeeName, managerID, sectorID)
Sector (sectorID, sectorName)
Теперь таблица соответствует третьей нормальной форме с тремя взаимосвязями. Конечная структура выглядит так:
Теперь база данных считается нормализованной. Дальнейшая нормализация зависит от ваших конкретных целей.
Заключение
В статье рассказывалось, как с помощью нормализации БД можно сократить избыточность информации. В долгосрочной перспективе нормализация БД позволяет свести к минимуму потерю данных и улучшить их общую структуру.
Если же вы хотите повысить производительность доступа к данным, то воспользуйтесь денормализацией БД.
А если вы испытываете трудности с нормализацией базы данных, то рассмотрите возможность перехода на другой тип БД.
Данная тема важна так как позволяет изменять приоритет процессов в операционной системе Linux. Иногда возникает такая ситуация, что необходимо изменить приоритет процессов, какой - то процесс сделать более приоритетным, отдав побольше ресурсов, а какой-то менее приоритетным забрав часть ресурсов сервера. В данной теме мы рассмотрим следующие вопросы:
Научимся определять приоритеты процессов;
Рассмотрим, как запускать программы с повышенным приоритетом или с пониженным;
Посмотрим, как изменять приоритет запущенных программы.
В Linux любой процесс может иметь приоритет от -20 до +19. Во FreeBSD до +20. Максимальным приоритетом считается, тот процесс у которого минимальное число. Т.е. максимальный по приоритету процесс будет иметь число - 20, а минимальный -19 соответственно. Поэтому задача с приоритетом -20 будет выполняться в первую очередь с максимум ресурсов и наоборот задача с +19 будет выполняться в последнюю очередь и минимум ресурсов. Linux для установки приоритетов использует такую программу nice и renice.
Для того, чтобы рассмотреть данную тему воспользуемся командой ps aux. Запуская данную команду мы получаем все сведения о запущенных процессах на данном сервере. Так же мы можем увидеть от какого пользователя данный процесс запущен. Теперь мы используем другой набор ключей для команды ps.
Чтоб получить нам интересующий вывод данных используем команду ps alx.
Мы можем видеть, что получили немного другую информацию. Появилась колонка, промаркированная "NI" и колонка "PRI". Мы можем видеть, что верхние процессы выполняются с nice 0, т.е. это авторитет по умолчанию, который присваивается если не сказано иного. Возьмем другой вариант команды ps, с другими ключами.
ps -eo user,pid,pcpu,nice,comm
-e - ключ показывать все
-o - output т.е какая информация нужна, далее в команде перечисляется необходимая информация (колонки)
После ввода данной команды, мы видим, что столбцов стало меньше. Только то, что мы запрашивали, пользователь, ID процесса, загрузка CPU, приоритет и какая команда.
Для того, чтобы понять, что такое приоритет, попробуем использовать команду sleep, которая позволяет, остановить операционную систему на указанное число секунд.
sleep 10000 &
И выведем команду ps -eo user,pid,pcpu,nice,comm | grep sleep, используя pipline сортируем по названию процесса sleep. Вот, что у нас вышло.
Видим наш запущенный процесс.
Далее запустим какую-нибудь задачу с максимальным приоритетом. Это полезно если мы хотим запустить, какой ни будь серьезный процесс, чтобы он получил максимальный приоритет. Как пример, срочная переиндексация базы данных на сервере с максимальным приоритетом или программку, которая будет собирать информацию о системе с минимальным приоритетом.
nice sleep 60000
И мы можем увидеть, что появился наш процесс со значение 10 по умолчанию.
Десять - это приоритет по умолчанию, и он ниже, чем ноль. Чем выше значение, тем приоритет ниже. Т.е. получается если мы запускаем с командой niсе, то процесс запускает с приоритетом ниже в 2 раза, чем просто если бы запустили.
Мы можем принудительно завершить процессы. killall sleep.
Попробуем запустить задачу с минимальным приоритетом. Для этого воспользуемся параметром. Команда будет выглядеть следующим образом.
nice -n 19 sleep 6000
Как мы видим все получилось. Процесс запущен с минимальным приоритетом.
Аналогично запускается процесс с максимальным приоритетом.
nice -n -20 sleep 6000
Тут нужно пояснить, что задачи с наивысшим приоритетом, могут пользователи только с правами root. Если мы бы попытались сделать из-под обычного пользователя, то ничего у нас бы не вышло.
killall sleep, еще раз завершим принудительно процессы. Запустим еще раз процесс с наименьшим приоритетом. nice -n 19 sleep 60000. Теперь изменим приоритет текущего процесса. Для этого есть следующая команда:
renice 5 -p 416802 - т.е 5 - новый приоритет , 416802 - id процесса.
Как мы видим все успешно поменялось. Вот таким образом мы можем динамически менять приоритеты. В Операционной системе Windows мы так же можем менять приоритеты в менеджере задач, но если там пять уровней, то в Linux их получается 40.
Мы можем так же менять приоритеты определенному пользователю.
renice приоритет -u пользователь
Данные команды, нам позволяют гибко управлять распределением ресурсов на нашем сервере.
Конфигурационные и служебные файлы и директории, в которых они хранятся, определяют принципы работы IP – АТС Asterisk, маршрутизации вызова, настройки оконечных устройств и прочих параметров.
Сегодня поговорим о том, где эти конфигурационные файлы находятся и расскажем про способ смены конфигурационных директорий «по умолчанию».
Настройка локации файлов
Файл asterisk.conf, который находится по пути /etc/asterisk, используется для настройки местонахождения директорий и файлов, которые использует Asterisk. По факту, это перечень путей:
Подробно
Пробежимся по каждому из путей:
astetcdir=/etc/asterisk - в данном директории хранятся основные конфигурационные файлы Asterisk. В основном, это файлы с расширением .conf, но так же это могут быть файлы .lua или .ael, если вы пишите диалплан на LUA или Asterisk Extension Language;
astmoddir=/usr/lib/asterisk/modules - по данному пути находятся модули Asterisk в формате .so (Shared Object), которые обеспечивают различные функции и возможности АТС;
astvarlibdir=/var/lib/asterisk - директория для хранения различных библиотек;
astagidir=/var/lib/asterisk/agi-bin - если вы используете AGI приложения в диалплане, то скрипты для Asterisk Gateway Interface необходимо перенести именно в эту директорию;
astspooldir=/var/spool/asterisk - директория, в которой хранятся файлы, используемые и создаваемые модулями Asterisk. Внутри директории находятся такие каталоги как dictate, meetme, monitor, outgoing, recording, system, tmp и voicemail;
astrundir=/var/run/asterisk - когда Asterisk запущен, у вас будет присутствовать 2 файла в этой директории: asterisk.ctl и asterisk.pid - эти файлы контролируют соответствующий процесс (PID) и сокет;
astlogdir=/var/log/asterisk - в данной директории будут храниться лог – файлы Asterisk;
Теперь давайте разберемся с параметрами в секции [options]:
transmit_silence_during_record = yes - «тихая» запись канала. Это означает, что при записи канала, никаких дополнительных звуковых уведомлений не будет подано в канал;
languageprefix = yes - с версии Asterisk 1.4 реализовано новое расположение файлов. Если данный параметр отмечен как yes, то используются новые пути, если nom то старые;
execincludes = yes - включаем директиву #exec для выполнения в файлах конфигурации;