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.
Issabel PBX - новая open - source АТС (с открытым исходным кодом), которая, как заявляют разработчики, собирает в одном месте все коммуникационные сервисы. Из дополнительных опций, Issabel разработчики предложат вам платную поддержку, обучение продукту, модуль для колл - центр (контакт - центра) с продвинутой отчетностью и ACD механизмами, а так же, поддержку multitenant - то есть поддержку нескольких логически разделенных площадок.
В статье покажем как установить Issabel PBX по шагам. Приступим.
Скачиваем дистрибутив Issabel PBX
На сайте разработчика Issabel, в самом низу есть кнопку загрузки, которая приведет вас по ссылке на загрузку: https://sourceforge.net/projects/issabelpbx/. Нажмите на нее и скачайте дистрибутив .iso, он весит примерно 1.5 Гб.
Установку мы сделаем на виртуальной машине в среде виртуализации Hyper-V.
Установка Issabel PBX
Как только мы скачали дистрибутив, мы включаем виртуальную машину и цепляем к ней дистрибутив. Начинается установка. В первом окне выбираем Install:
Далее, начинается установка бандла (набора) из операционной системы и самого приложения Issabel. Выбираем здесь русский язык, как показано ниже:
После выбора языка нажимаем Продолжить. В следующем окне последовательно заполняем все опции. Начинаем с Дата и время. Можно настроить вручную, можно “Сетевое время”, оно же NTP. Выставляем формат времени и дату::
Как только настроили, вверху нажимаем Готово. Далее, проверьте снова, чтобы в опции Языковая поддержка у вас выбрана опция русского языка, в разделе Клавиатура вы выбрали русскую и английскую раскладки.
Далее, важный пункт. В разделе Выбор программ, нужно выбрать с какой версией Asterisk будет установлена Issabel PBX. На момент написания статьи, версия Asterisk 16 была последней LTS (Long term support) версией. Поэтому, мы выбираем ее без дополнительных компонентов:
Выбрали Issabel with Asterisk 16 и нажимаем Готово.
Теперь настроим сетевые параметры. Переходим в пункт Сеть и имя узла. У нас в сети работает DHCP, поэтому, сетевой адаптер сразу получил адрес:
Если вы хотите настроить сетевой адаптер вручную, то в нижней части окна настройки вы найдете кнопку Настроить. Так же в поле Имя узла мы производим настройку имени хоста. После ввода данных в это поле нажмите кнопку Применить.
Что же, мы готовы к установке! Нажимаем на кнопку Начать установку и понеслась!
Во время работы инсталлятора, нам предлагают задать пароль на root - пользователя. Это, безусловно, нужно сделать
По факту ввода пароля нужно нажать Готово. Тем временем, инсталлятор продолжает свою работу. Ждем.
По окончанию установки, система перезагружается. После загрузки, мы видимо следующий экран:
Смысл этого окна в том, что Issabel использует опенсорсную базу данных MariaDA. Создайте его криптостойким! Нажмите OK, а затем подтвердите этот пароль.
Далее важный момент! Мы создаем пароль для доступа администратора системы (логин admin) в web - интерфейс системы. Запомните этот пароль, и опять же, создайте его криптостойким :)
По традиции, после указания пароля, повторите его. Готово, Issabel PBX установлена!
SSH и WEB подключение к Issabel PBX
Теперь мы можем подключиться к ней по SSH, используя пользователя root, например:
Ну и самое вкусное. Web - интерфейс:
Вводим логин и пароль от администратора (admin), который мы создавали ранее. Мы внутри!
Enjoy!
Сразу к делу. На рисунке 1 показана базовая конфигурация STP (Spanning Tree Protocol).
Рис. 1 Базовая конфигурация STP
По умолчанию функция STP коммутатора включена. Если STP отключен, используйте команду stp enable в системном режиме, чтобы включить STP.
# На S1 установите режим работы связующего дерева на STP. Используйте режим stp {mstp | rstp | stp}, с помощью которой вы можете установить режим MSTP, RSTP или STP. По умолчанию установлен режим MSTP.
<Quidway> system-view
[Quidway] sysname S1
[S1] stp mode stp
# На S2 установите режим работы связующего дерева на STP.
<Quidway> system-view
[Quidway] sysname S2
[S2] stp mode stp
# На S3 установите режим работы связующего дерева на STP.
<Quidway> system-view
[Quidway] sysname S3
[S3] stp mode stp
# На S4 установите режим работы связующего дерева на STP.
<Quidway> system-view
[Quidway] sysname S4
[S4] stp mode stp
Даже если STP автоматически выберет корневой мост, мы сначала назначим коммутатор ближе к центру сети. Структура сети показана на рис. 1 простая: S1 и S2 подключены через Интернет, а основные коммутаторы, S3 и S4, являются коммутаторами доступа. Мы можем изменить приоритет моста S1, чтобы гарантировать, что S1 будет выбран в качестве корневого моста. Команда stp priority priority используется для установки приоритета моста устройства; значение приоритета колеблется от 0 до 61440 с шагом 4096. Значение по умолчанию-32 768. Чем меньше приоритет, тем больше вероятность того, что устройство будет выбрано в качестве корневого моста. Вы также можете использовать команду stp root primary для обозначения S1 в качестве корневого моста. После выполнения команды на устройстве значение приоритета моста устройства автоматически устанавливается равным 0. Приоритет моста устройства не может быть изменен после этого с помощью команды stp priority priority.
[S1] stp root primary
Затем мы назначим S2 вторичным корневым мостом, чтобы S2 заменил S1 в качестве нового корневого моста в случае сбоя. После запуска на устройстве команды stp root secondary значение приоритета моста устройства автоматически устанавливается на 4096 и не может быть изменено после этого с помощью команды stp priority priority.
[S2] stp root secondary
На этом базовая конфигурация STP сети завершена. Чтобы проверить состояние и статистику дерева SPT, вы можете запустить display stp [interface interface-type
interface-number] [brief]
На S1 используйте команду display stp brief для отображения основной информации STP.
В выводимых данных видно, что, поскольку S1 является корневым мостом, GE0 / 0/2 и GE0 / 0/1 S1 являются назначенными портами в состоянии normal forwarding.
Следующий вывод - это основная информация STP S4.
Интерфейс GE0/0/2 коммутатора S4 является корневым портом в состоянии normal forwarding. Однако его порт GE0/0/1 является альтернативным портом в состоянии блокировки.