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.
Эта статья направлена на сохранение нервных клеток и времени наших читателей. Дело в том, что по умолчанию, разрешение имен (domain lookup) включено на каждом маршрутизаторе. Тем самым, роутер, интерпретирует каждую команду как имя хоста для подключения по Telnet и пытается разрешить этот хостнейм в IP – адрес, обращаясь к DNS серверу – но, само собой, безуспешно, так как обычно, это команда Cisco IOS, в которой просто допущена ошибка синтаксиса.
В статье мы покажем 3 способа, как можно избавиться от этого безобразия.
Router>en
Router#wiki.meironet.ru
Translating "wiki.meironet.ru"...domain server (255.255.255.255)
% Unknown command or computer name, or unable to find computer address
Способ №1: выключаем разрешение имен
Если вашему маршрутизатору не нужно разрешать доменные имена, то почему бы просто не отключить лукап? Делается это предельно просто:
Router>en
Router#conf t
Router(config)#no ip domain lookup
Router(config)#exit
Посмотрите на скриншот – мы отключили лукап и трансляция сразу перестала забирать наше время:
Способ №2: отключаем исходящие Telnet подключения
Если вам все – таки требуется оставить разрешение доменных имен на роутере, то можно пойти другим путем – отключить исходящие Telnet соединения с маршрутизатора, ведь как мы сказали в начале статьи, именно они являются причиной трансляций.
Router>en
Router#conf t
Router(config)#ip domain lookup
Router(config)#line con 0
Router(config-line)#transport output none
Router(config-line)#exit
Router(config)#exit
Вот что мы имеем на выходе:
Способ №3: регулируем тайм – аут подключения
Итак, финальный способ, это конфигурация таймаута подключения. По умолчанию, Cisco IOS пуляет коннекции с паузой в 30 секунд. Если способ №1 и способ №2 вам не подошли, то этот метод для вас. Сделаем тайм – аут 5 секунд, например:
Router>en
Router#conf t
Router(config)# ip tcp synwait-time 5
Setting syn time to 5 seconds
Router(config)#exit
Конфигурация вашей сетевой карты напрямую влияет, насколько эффективно взаимодействуют ваши сервера.
Необходимо понимать, как настройки автосогласования, скорости и дуплекса влияют на передачу данных, чтобы успешно поддерживать сетевое соединение. А также расскажем про дополнительные фичи, которые помогут находить и устранять сетевые неполадки.
В этой статье вы узнаете, как изменить настройки скорости, дуплекса и автосогласования в Linux с помощью команд ethtool.
Что такое полудуплекс, полный дуплекс и автосогласование?
Полудуплексный режим (Half-duplex) позволяет устройству отправлять или получать пакеты по очереди. Устройство, установленное в этот режим, не может выполнять оба действия одновременно.
Когда режим устройства находится в полнодуплексном режиме (Full-duplex), он также может отправлять и получать пакеты одновременно.
Автосогласование (Auto-Negotiation) - это механизм, с помощью которого устройство автоматически выбирает наиболее эффективный режим передачи на основе характеристик своих аналогов. Рекомендуется оставить автосогласование включенным, поскольку оно позволяет устройствам выбирать наиболее эффективные средства для передачи данных.
Что такое дуплексное несоответствие?
Такое происходит когда устройство с включенным автосогласованием подключается к устройству, которое не использует автосогласование. Конец соединения с активным автосогласованием все еще может определить скорость другого конца, но не может правильно определить дуплексный режим. Как правило, конец соединения с автоматическим согласованием будет использовать полудуплекс, тогда как другой конец может быть в дуплексном режиме. Эта ситуация считается дуплексным несоответствием (duplex mismatch).
Несоответствие дуплекса не прекращает связь полностью. Передача отдельных пакетов и небольших объемов данных не вызывают больших проблем. Однако при отправке большого объема данных с любого конца скорость значительно падает. Соединение работает, но производительность снижается, поскольку скорость передачи данных асимметрична и может привести к потере пакетов.
Как использовать команду Ethtool для настройки параметров сетевого адаптера
Ethtool - это команда конфигурации платы сетевого интерфейса, которая позволяет вам получать информацию и изменять настройки сетевого адаптера. Эти настройки включают скорость, дуплекс, автосогласование и многие другие параметры.
Помимо этого, ethtool используется для:
Получения идентификационной и диагностической информации
Получения расширенной статистики устройства
Контроля контрольной суммы
Контроля размеров кольца DMA и модерации прерываний
Контроля выбора очереди приема для устройств с несколькими очередями
Обновления прошивки во флеш-памяти
Для установки ethtool используйте следующие команды:
yum install ethtool [в Fedora, CentOS, RHEL]
sudo apt-get install ethtool [в Ubuntu, Debian]
Чтобы продолжить, вам нужно знать имя вашей сетевой карты.
Чтобы найти имя вашей сетевой карты, введите в командном терминале следующую команду:
ifconfig
Вывод покажет нам имя сетевой карты устройства.
enp0s3 Link encap:Ethernet HWaddr 00:1A:2B:3C:4D:5E
Теперь, когда вы определили имя устройства, проверьте текущие настройки скорости, автосогласования и дуплексного режима с помощью команды: ethtool имя_устройства.
В нашем конкретном примере команда выглядит так:
ethtool enp0s3
Выходные данные показывают, что текущая скорость равна 1000 Мбит/с, что дуплекс находится в режиме «Full», и что автосогласование включено.
Изменение настроек сетевого адаптера
Команда ethtool –s может использоваться для изменения текущих настроек путем определения значений скорости speed, дуплекса duplex и автосогласования autoneg в следующем формате:
sudo ethtool –s [device_name] speed [10/100/1000] duplex [half/full] autoneg [on/off]
Например, чтобы установить скорость 1000 Мбит/с, дуплексный режим - «полный», а автоматическое согласование - «включено», команда будет выглядеть так:
sudo ethtool –s enp0s3 speed 1000 duplex full autoneg on
Команда ethtool [имя_устройства] необходима для подтверждения того, что изменения были применены.
Сохранение настроек
Изменения, сделанные с помощью Ethtool, по умолчанию отменяются после перезагрузки системы.
Чтобы применить пользовательские настройки при каждой загрузке системы, отредактируйте файл для интерфейса устройства:
vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3
Добавьте нужные значения в виде строки в конце файла, используя следующий синтаксис:
ETHTOOL_OPTS="speed [100|1000|10000] duplex [half|full] autoneg [on|off]”
Например:
ETHTOOL_OPTS="speed 1000 duplex full autoneg on”
Сохраните изменения и выйдите из файла.
Теперь изменения применяются после каждой перезагрузки и являются постоянными, если файл не будет изменен снова.
Просмотр статистики интерфейса
Если вы хотите получить статистику о вашей сетевой карте, введите команду:
sudo ethtool -S имя_устройства
Вывод этой команды будет выглядеть так:
NIC statistics:
rx_packets: 108048475
tx_packets: 125002612
rx_bytes: 17446338197
tx_bytes: 113281003056
rx_broadcast: 83067
tx_broadcast: 1329
rx_multicast: 3
tx_multicast: 9
rx_errors: 0
tx_errors: 0
tx_dropped: 0
multicast: 3
collisions: 0
rx_length_errors: 0
rx_over_errors: 0
rx_crc_errors: 0
rx_frame_errors: 0
rx_no_buffer_count: 0
rx_missed_errors: 0
tx_aborted_errors: 0
tx_carrier_errors: 0
tx_fifo_errors: 0
tx_heartbeat_errors: 0
tx_window_errors: 0
tx_abort_late_coll: 0
tx_deferred_ok: 0
tx_single_coll_ok: 0
tx_multi_coll_ok: 0
tx_timeout_count: 0
tx_restart_queue: 2367
rx_long_length_errors: 0
rx_short_length_errors: 0
rx_align_errors: 0
tx_tcp_seg_good: 0
tx_tcp_seg_failed: 0
rx_flow_control_xon: 0
rx_flow_control_xoff: 0
tx_flow_control_xon: 0
tx_flow_control_xoff: 0
rx_long_byte_count: 17446338197
rx_csum_offload_good: 107876452
rx_csum_offload_errors: 2386
rx_header_split: 0
alloc_rx_buff_failed: 0
tx_smbus: 0
rx_smbus: 0
dropped_smbus: 0
rx_dma_failed: 0
tx_dma_failed: 0
Использование приведенной выше команды - отличный способ устранения проблем с конкретной сетевой картой.
Физическое расположение конкретного сетевого адаптера
Вот действительно полезный трюк, который предлагает ethtool: допустим у вас есть сервер с несколькими сетевыми картами, и одна из них работает со сбоями, но вы не уверены, какая именно это карта. Вы можете использовать ethtool, чтобы заставить мигать индикатор сетевого адаптера, чтобы определить, какой сетевой адаптер вам нужен. Скажем, если вы хотите мигать светодиодом устройства Ethernet enp0s3 в течение 15 секунд - команда для этого будет выглядеть так:
sudo ethtool -p enp0s3 15
Светодиод начнет мигать, чтобы вы знали, с какой картой вы имеете дело.
Тестирование сетевой карты
Команда ethtool предлагает пару удобных тестов, которые вы можете запустить на сетевой карте:
Online - тесты nvram и тест ссылок
Offline - тестирует регистр, память, loopback, прерывание
Давайте запустим онлайн-тест на нашей сетевой карте. Эта команда выглядит так:
sudo ethtool -t enp0s3 online
После выполнения команда покажет нам результаты:
Учтите, что некоторые устройства не поддерживают offline тестирование.
Информация о драйвере
Чтобы узнать имя драйвера и связанную информацию о драйвере используйте:
ethtool -i eth0
Вывод:
driver: via-rhine
version: 1.5.0
firmware-version:
bus-info: 0000:00:06.0
supports-statistics: no
supports-test: no
supports-eeprom-access: no
supports-register-dump: no
supports-priv-flags: no
Заключение
Следуя этому руководству, вы успешно изменили настройки своей сетевой карты с помощью команд ethtool. Вы также лучше поняли, как режимы автосогласования и дуплекса влияют на производительность сервера. И заодно узнали пару интересных функций команды ethtool.