Нормализация - за и против

Третья нормальная форма

Вторая нормальная форма

Первая нормальная форма

Первая нормальная форма (1НФ) требует, чтобы каждое поле таблицы БД было неделимым и не содержало повторяющихся групп.

Неделимость поля означает, что содержащиеся в нем значения не должны делить­ся на более мелкие. Например, если в поле «Подразделение» содержится название факультета и название кафедры, требование неделимости не соблюдается и необходи­мо выделить название факультета или кафедры в отдельное поле; поле, содержащее фамилию, имя и отчество, следует разделить на три поля - отдельно для фамилии, имени и отчества и т.д.

Повторяющимися являются поля, содержащие одинаковые по смыслу значения.

Вторая нормальная форма (2НФ) требует, чтобы все поля таблицы зависели от первичного ключа, то есть чтобы первичный ключ однозначно определял запись и не был избыточен. Те поля, которые зависят только от части первичного ключа, должны быть выделены в составе отдельных таблиц.

Третья нормальная форма (ЗНФ) требует, чтобы в таблице не имелось транзитив­ных зависимостей между неключевыми полями, то есть чтобы значение любого поля, не входящего в первичный ключ, не зависело от значения другого поля, также не вхо­дящего в первичный ключ.

Нормализация таблиц БД призвана устранить из них избыточную информацию. Таблицы нормализованной БД содержат только один элемент избыточных данных - это поля связи, присутствующие одновре­менно у родительской и дочерних таблиц. Поскольку избыточные данные в таблицах не хранятся, экономится дисковое пространство.

Однако у нормализованной БД есть и недостатки, прежде всего практиче­ского характера. Чем шире число сущностей, охватываемых предметной обла­стью, тем из большего числа таблиц будет состоять нормализованная БД. Базы данных в составе больших систем, управляющих жизнедеятельностью крупных организаций и предприятий, могут содержать сотни связанных между собою таблиц. Поскольку порог человеческого восприятия не позволяет одновремен­но анализировать большое число объектов с учетом их взаимосвязей, можно утверждать, что с увеличением числа нормализованных таблиц уменьшается целостное восприятие базы данных как системы взаимосвязанных данных, Поэтому при разработке и эксплуатации крупных систем нередки ситуации, когда каждый сотрудник представляет себе процессы, протекающие только в части системы. Известны случаи эволюционного создания таких систем, прин­ципы функционирования которых впоследствии признавались вышедшими за границы понимания.

Другим недостатком нормализованной БД является необходимость считывать свя­занные данные из нескольких таблиц при выполнении одного запроса.

Замечено, что ненор­мализованные или не вполне нормализованные данные отыскиваются быстрее, если они хранятся в одной таблице, по сравнению со случаем поиска данных в одной или более связанных таблиц. Подобное ускорение тем заметнее, чем больше число записей в связанных таблицах.

Таким образом, при работе с данными большого объема приходится искать ком­промисс между требованиями нормализации (то есть логичности данных и экономии места на носителях информации) и необходимостью улучшения быстродействия сис­темы.

3. В основе широкого распространения локальных сетей компьютеров лежит известная идея разделения ресурсов. Высокая пропускная способность локальных сетей обеспечивает эффективный доступ из одного узла локальной сети к ресурсам, находящимся в других узлах.

Развитие этой идеи приводит к функциональному выделению компонентов сети: разумно иметь не только доступ к ресурсами удаленного компьютера, но также получать от этого компьютера некоторый сервис, который специфичен для ресурсов данного рода и программные средства для обеспечения которого нецелесообразно дублировать в нескольких узлах. Так мы приходим к различению рабочих станций и серверов локальной сети.

Рабочая станция предназначена для непосредственной работы пользователя или категории пользователей и обладает ресурсами, соответствующими локальным потребностям данного пользователя. Специфическими особенностями рабочей станции могут быть объем оперативной памяти (далеко не все категории пользователей нуждаются в наличии большой оперативной памяти), наличие и объем дисковой памяти (достаточно популярны бездисковые рабочие станции, использующие внешнюю память дискового сервера), характеристики процессора и монитора (некоторым пользователям нужен мощный процессор, других в большей степени интересует разрешающая способность монитора, для третьих обязательно требуются средства убыстрения графики и т.д.). При необходимости можно использовать ресурсы и/или услуги, предоставляемые сервером.

Понятно, что в общем случае, чтобы прикладная программа, выполняющаяся на рабочей станции, могла запросить услугу у некоторого сервера, как минимум требуется некоторый интерфейсный программный слой, поддерживающий такого рода взаимодействие (было бы по меньшей мере неестественно требовать, чтобы прикладная программа напрямую пользовалась примитивами транспортного уровня локальной сети). Из этого, собственно, и вытекают основные принципы системной архитектуры "клиент-сервер".

Система разбивается на две части, которые могут выполняться в разных узлах сети, - клиентскую и серверную части. Прикладная программа или конечный пользователь взаимодействуют с клиентской частью системы, которая в простейшем случае обеспечивает просто надсетевой интерфейс. Клиентская часть системы при потребности обращается по сети к серверной части. Заметим, что в развитых системах сетевое обращение к серверной части может и не понадобиться, если система может предугадывать потребности пользователя, и в клиентской части содержатся данные, способные удовлетворить его следующий запрос.

Основной проблемой систем, основанных на архитектуре "клиент-сервер", является то, что в соответствии с концепцией открытых систем от них требуется мобильность в как можно более широком классе аппаратно-программных решений открытых систем.

Еще более сложный аспект этой проблемы связан с возможностью использования разных представлений данных в разных узлах неоднородной локальной сети. В разных компьютерах может существовать различная адресация, представление чисел, кодировка символов и т.д. Это особенно существенно для серверов высокого уровня: телекоммуникационных, вычислительных, баз данных.

Термин "сервер баз данных" обычно используют для обозначения всей СУБД, основанной на архитектуре "клиент-сервер", включая и серверную, и клиентскую части. Такие системы предназначены для хранения и обеспечения доступа к базам данных.

Хотя обычно одна база данных целиком хранится в одном узле сети и поддерживается одним сервером, серверы баз данных представляют собой простое и дешевое приближение к распределенным базам данных, поскольку общая база данных доступна для всех пользователей локальной сети.