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.
Во многих наших статьях проскакивают различные команды, связанные с файловыми манипуляциями – создание директорий, файлов, установка пакетов и т.д. В данной статье мы решили начать повествование последовательно.
Основы
Итак, в Linux в отличие от Windows существует понятие полного и относительного пути. Разница между ними в том, что полный путь всегда начинается с корневого каталога (корневой каталог обозначается как /), и далее также через слеш происходит перечисление всех названий каталогов на пути к искомому файлу или директории, а в случае относительного пути – в начале слеш не указывается. То есть без слеша путь указывается относительно нынешнего местоположения, а со слешем – относительно корневого каталога. Примеры:
/home/user1/tmp/test.sh - полный путь;
~/tmp/file1 - относительный путь;
Ниже вы встретите часто используемые команды для работы с файлами, архивами и установкой программ.
Команды для работы с файлами и директориями
Команд довольно много, я перечислю самые, на мой взгляд, часто используемые:
cd - смена директории на домашнюю, можно добавлять аргументы – к примеру, cd /root;
pwd - команда покажет текущий путь к директории, в которой вы находитесь в данный момент;
ls - вывод списка файлов и каталогов по порядку (наверное, самая известная команда) если добавить модификаторы lax, то команда выведет форматированный список всех файлов и директорий (в том числе скрытые);
cat - показывает содержимое файла, к примеру – cat /root/file.txt;
tail - например, tail /root/file.txt, выводит только конец файла, удобно при работе с логами;
cp - копирование директории или файла, то есть cp /root/file.txt /etc/folder1/file.txt – из /root файл будет скопирован в указанную директорию
mkdir - создание директории, например, mkdir /root/1;
rmdir - удаление директории, синтаксис такой же, как и у команды выше;
rm -rf - очень опасная команда (и довольно популярная в интернет фольклоре), но иногда и она может пригодиться – она удаляет директорию со вложенными файлами;
mv - переименование файла или директории, сначала указывается целевая директория и затем её новое название;
locate - поиск файла с заданным названием;
Для наглядности, посмотрите на вывод команды tail
# tail install.log
Installing dosfstools-3.0.9-4.el6.i686
Installing rfkill-0.3-4.el6.i686
Installing rdate-1.4-16.el6.i686
Installing bridge-utils-1.2-10.el6.i686
Installing eject-2.1.5-17.el6.i686
Installing b43-fwcutter-012-2.2.el6.i686
Installing latrace-0.5.9-2.el6.i686
Installing trace-cmd-2.2.4-3.el6.i686
Installing crash-trace-command-1.0-5.el6.i686
*** FINISHED INSTALLING PACKAGES ***
В примере выше, команда tail вывела только последние 11 строк.
Работа с архивами
Работа с .tar архивами – очень часто встречающаяся задача, поэтому хотим привести несколько полезных команд, чтобы не пришлось лишний раз пользоваться поисковиком :)
tar cf example.tar /home/example.txt - создание .tar архива, который будет содержать в себе текстовый файл example.txt;
tar cjf example1.tar.codez2 /home/example1.txt - команда с тем же функционалом, только будет использоваться сжатие Bzip2;
tar czf example2.tar.gz /home/example2.txt - опять архивация, только на этот раз со сжатием Gzip;
tar xf example.tar - распаковка архива в текущую директорию, если тип сжатия нестандартный, то после расширения нужно добавить тип сжатия (.codez2 или .gz соответственно);
Работа с .rpm пакетами
Так как мы больше всего рассказываем и пишем про FreePBX, который по умолчанию скачивается с официального сайта вместе c СentOS, здесь место для пары команд по работе c RPM пакетами. Почему? Потому что CentOS – RPM-based Linux Distribution :) Команды требуют наличие прав супер - пользователя.
rpm -qa - вывод списка всех установленных RPM пакетов в системе;
rpm –i rpmpackage.rpm - установка пакета с именем rpmpackage;
rpm –e rpmpackage - удаление пакета с таким именем;
dpkg -i *.rpm - установка всех пакетов в директории;
Про жёсткие диски
Команда fdisk –l выводит информацию о всех подключенных жёстких и сменных дисках в системе, бывает очень полезной. Ниже пример вывод этой команды (в качестве пример рассматривается OTRS - сервер)
umask 0077
Что это и зачем?
Сегодня сложно представить мир без компьютерных сетей. Технический прогресс позволяет пользователю всего за несколько минут совершить покупки в интернет-магазине с доставкой, заказать такси, забронировать билет на самолет и отель, приобрести билеты в театр и многое другое. Всё это стало возможным благодаря широкому применению компьютерных сетей, их взаимодействию и интегрированию в общую глобальную сеть.
Мало кто задумывается, как всё это работает. Средний пользователь, который является конечным потребителем услуг, взаимодействует с сетью через интерфейс пользователя, и просто делает в сети то, что ему нужно. Между тем десятки и сотни тысяч системных инженеров ежеминутно поддерживают инфраструктуру сети на плаву, чтобы всё функционировало без поломок и сбоев. В этом им помогают различные автоматизированные программные решения, которые позволяют одному администратору поддерживать работу сети из сотен устройств. Сегодня мы разбираем одно из таких приложений, призванных сэкономить время системного инженера решение Chef от одноименной группы разработчиков.
Непосредственно о Chef
Chef это система управления конфигурацией сети. По функциональному назначению она схожа с Puppet или Ansible, однако имеет от них ряд отличий, благодаря которому и пользуется популярностью у некоторых системных инженеров. Разберем, что же в этом решении такого.
Сама программа реализована на Ruby, поэтому пользователь должен обладать хотя бы базовыми знаниями по этому языку программирования, а на центральном сервере должно быть установлена соответствующая программная среда. Базовыми понятиями, которые используются в этой программе являются:
Ноды (Nodes): Эта любая серверная единица, физическая или виртуальная, которая будет входить в систему обслуживания Chef.
Шеф-сервер (Chef-server): Центральный сервер, на котором будет установлена основная управляющая часть программы.
Рецепт (Receipt): Собственно, сам файл с конфигурацией, применяемой для настройки поведения сети на различных сетевых узлах.
Поваренная книга (Cookbook): Хранилище рецептов то есть всех файлов конфигурации сети.
Хранилище поваренных книг (Bookshelf): Директория-хранилище поваренных книг.
Рабочая станция администратора (Workstation): Физический ПК, на котором будет развернута система управления Chef.
Нож (Knife): Основной инструмент управления программой Chef и ее составляющими из консоли.
Помимо этого, программа содержит много компонентов таких как веб-сервер Nginx, сетевой интерфейс сервера Web-UI, хранилище данных PostgreSQL, и другие компоненты. Кроме того, каждая поваренная книга содержит, помимо рецептов, также атрибуты (параметры поведения сети, описанные через рецепты или роли), шаблоны (заготовки файлов конфигурации) и файлы (любые файлы, которые будут распространяться на ноды с помощью рецептов).
То есть, структура программы выглядит так: администратор разворачивает серверную часть программы на рабочей станции, то есть создаёт на ней шеф-сервер. Далее пишет рецепты для определения будущего поведения всех нод, объединяет их в поваренную книгу (вместе с нужными атрибутами, файлами программного обеспечения и шаблонами будущих параметров конфигурации), затем помещает книгу в хранилище. Причем, рецептов в поваренной книге может быть несколько на случай различных версий операционных систем и ПО на узлах сети, да и самих поваренных книг также может быть более одной для различных сценариев поведения сети. Ноды через клиентскую часть запрашивают актуальные рецепты у сервера, принимают команды и переконфигурируют параметры узла так, что он исполняет свое назначение в сети наиболее эффективно. Таким образом, система является достаточно гибкой для быстрой перенастройки сети под исполнение тех или иных задач что и является ее основным плюсом.
Таким образом, вы получаете ультимативную платформу для управления и автоматизации в вашей сети. Конечно, придется немного поучиться и набраться опыта, зато потом вы сможете экономить кучу вашего времени и избавиться от досадных ошибок.