Normalisointi

• tietokannat0402.mp3 3.3M
• tietokannat0403.mp3 3.3M
• tietokannat0404.mp3 3.6M
• tietokannat0405.mp3 3.8M
• tietokannat0406.mp3 2.8M

• Pyritään vähentämään tietojen ylimäärää ja tästä aiheutuvia ongelmia tietojen lisäämisessä, poistamisessa ja päivityksessä.
• Lisätään rakenteiden selkeyttä, yhtenäisyyttä ja laajennettavuutta
• Normaalimuotoja on viisi varsinaista ja Boyce-Coddin normaalimuoto
  • Käytännössä vain kolme ensimmäista normaalimuotoa ovat merkityksellisiä
• Normaalimuodot suosivat ympäristöjä, joissa tietoja päivitetään usein.
  • Hakeminen vaatii enemmän tehoa kuin normalisoimattomassa ratkaisussa koska tiedot joudutaan hakemaan useammasta relaatiosta
• Normaalimuodot syntyvät suht automaattisesti jos noudatetaan seuraavia sääntöjä:
  • Kohteen yhteyteen tallennetaan vain kohteeseen välittömästi liittyviä tietoja
  • Kunkin tiedon päivitys tapahtuu vain yhteen paikkaan

Ei normaalimuotoinen tietokanta

Virheet

• Kenttien arvot eivät ole jakamattomia

Virheet

• Riveillä on eri määrä tietoa. Ei voida tietää etukäteen montaako tuotetta kukin myyjä tulee myymään.

Virheet

• Taulun perusavaimeksi muodostuu yhdistetty avain PiiriID, MyyjaID ja TuoteID -kentistä. Kaikkien muiden kenttien pitäisi riippua taulun avaimesta. Piiri-kenttä riippuu kuitenkin vain PiiriID-kentästä eikä koko perusavaimesta. Myyja-kenttä riippuu vain MyyjaID-kentästä eikä koko perusavaimesta.
• Taulussa on myös havaittavissa aivan turhaa toistoa josta pitää päästä eroon.
• Mitä jos tulee uusi myyjä, joka ei ole vielä myynyt mitään? Miten hänen tietonsa tallennetaan järjestelmään? (insertion anomaly)
• Mitä jos Pirkko Puoti ja Heikki Helppo saavat potkut? Poistamalla heidän tietonsa järjestelmästä menetetään myös Länsi-piiri. (deletion anomaly)
• Mitä jos Pirkko Puoti siirretään uuteen piiriin? Täytyy muistaa päivittää useiden rivien tiedot samalla kertaa. (modification anomaly)

Virheet

• Edelleen jää epäselväksi, että minne pitäisi uuden myyjän tiedot lisätä. Edelleen ongelmia myös päivittämisessä ja poistamisessa.
• Edelleen turhaa toistoa

• Nyt jokaisen asian päivittäminen, poistaminen tai lisääminen tapahtuu vain yhteen paikkaan.
• Jokaisessa taulussa (kohteessa) on vain siihen liittyviä tietoja.

Mitä jos jokaisesta tuotteesta olisi tallennettuna myös tuotteen nimi?

Virheet

• Taas on havaittavissa toistoa.
• Mitä jos tuotetta ei ole myyty ollenkaan? Missä sen tiedot ovat silloin? Vastaavanlaiset ongelmat ilmenevät myös poistamisen ja päivittämisen kanssa.

Ensimmäinen normaalimuoto (1NM)

• Relaatio on ensimmäisessä normaalimuodossa (1NM), jos sen jokaisen attribuutin arvojoukko koostuu vain atomisista arvoista eli yksinkertaisista, jakamattomista, arvoista.
• Jokaisella rivillä ja jokaisessa sarakkeessa pitää olla sama määrä tietoa

Toinen normaalimuoto (2NM)

• Relaatio on toisessa, jos se on ensimmäisessä normaalimuodossa ja sen jokainen attribuutti, joka ei esiinny avainehdokkaassa, on funktionaalisesti täysin riippuva tästä avainehdokkaasta.

Kolmas normaalimuoto (3NM)

• Relaatio on kolmannessa normaalimuodossa, jos se on toisessa normaalimuodossa ja mikään sen muuttuja-attribuutti ei ole transitiivisesti riippuva mistään relaation avainehdokkaasta

Boyce-Codd normaalimuoto

• Määräävän ominaisuuden esiintyminen taulussa on kielletty jollei kyseessä ole avain

Neljäs normaalimuoto (4NM)

• Koskee pelkästään tunnistetietoja sisältäviä tauluja joilla esitetään eri ominaisuuksien välisiä riippuvuuksia.
• Taulukossa ei saa esiintyä kahden tai useamman ominaisuuden moniarvoista riippuvuutta, jos nämä ominaisuudet ovat keskenään riippumattomia.

Viides normaalimuoto (5NM)

Jos sama informaatio voidaan esittää tauluilla, joiden asteluku on alempi, on käytettävä näitä tauluja.

• Asteluku tarkoittaa sarakkeiden lukumäärää

Kolmesta viimeisestä normaalimuodosta

• Tilanteet, joissa ongelmien oletetaan esiintyvän, ovat hieman keinotekoisia
• Normaalimuotojen vastainen toiminta on vaikeasti ymmärrettävää. Normalisoidut muodot syntyvät luonnostaan
• Mahdolliset ongelmat johtuvat sovellusalueen tuntemisen ja ymmärtämisen vaikeudesta, ei normalisoinnista
• Jos ongelmia kaikesta huolimatta syntyy, niistä selviää terveellä järjellä eikä normalisointisäännöillä.
• Kolme viimeistä normaalimuotoa voidaan yleensä unohtaa.

KOHTEEN YHTEYTEEN TALLENNETAAN VAIN KOHTEESEEN VÄLITTÖMÄSTI LIITTYVIÄ TIETOJA

KUNKIN TIEDON PÄIVITYS TAPAHTUU VAIN YHTEEN PAIKKAAN

Tietokannanhallintajärjestelmien perusominaisuuksia

Tietoturva

• taulun omistajan (owner) määrittely (authorization)
• tietokantakäsittelyn valtuuksien myöntäminen (grant)
  oikeuksin delegoida valtuus edelleen (with grant option)
• valtuuksien epääminen (revoke)
• myös näkymien käsittelyyn voidaan myöntää oikeudet

Elvytys

• varmuuskopio (backup copy)
  kopio koko tietokannasta tiettynä ajanhetkenä.
  pystytään palauttamaan (restore) tietty aikaisempi tietokannan tilanne
• lokitiedosto (log file)
  voidaan siirtyä tietokannan tilasta toiseen, ajallisesti eteen tai taaksepäin
  Jokaisen tietokantaan tehtävän muutoksen yhteydessä kirjoitetaan lokitiedostoon tietueen esi- ja jälkivedokset
  • esivedos on kopio tietueesta ennen päivitystä
  • jälkivedos on kopio tietueesta päivityksen jälkeen
  • lisäyksen yhteydessä syntyy vain jälkivedos
  • poiston yhteydessä syntyy vain esivedos

Tapahtumat (transaktio)

• lokitiedostoa käytetään mahdollistamaan palautuminen keskeytyneestä transaktiosta
• transaktio toteutetaan kokonaisuudessaan tai ei ollenkaan (atomicity).
• tietokanta on ennen ja jälkeen transaktion ristiriidattomassa (consistent) tilassa
• eristyvyys (isolation)
  transaktion aiheuttamat muutokset eivät saa näkyä muille ennen kuin koko transaktio on hyväksytty (commit)
• pysyvyys (durability)
  Kun tapahtuma on vahvistettu (commit), tapahtuman tulokset eivät häviä missään olosuhteissa.
• keskeytyneen (aborted) transaktion tietokantaan tekemät muutokset pitää peruuttaa (rollback)
• samanaikaisuuden käsittely (concurrency control)
  samanaikaiset transaktiot eivät saa sekoittua keskenään

Yhteiskäyttö

• useampi ihminen käyttää tietokantaa samanaikaisesti josta voi seurata ongelmia jos yhteiskäyttöön ei ole varauduttu.

  kadonneet päivitykset

  Aika	Matti	Maija	Tilin saldo
  1	Lukee tilin saldon		1000
  2			1000
  3		Lukee tilin saldon	1000
  4	Nostaa 200 euroa		1000
  5			1000
  6		Nostaa 300 euroa	1000
  7	Kirjoittaa uuden saldon		1000
  8			800
  9		Kirjoittaa uuden saldon	800
  10			700

• rajoitetaan muiden käyttäjien mahdollisuuksia jonkin resurssin käytössä
  • pessimistinen tapa eli lukitukset
    tietue lukitaan koko toimintoketjun ajaksi muilta käyttäjiltä

    Aika	Matti	Maija	Tilin saldo
    1	Pyytää tilitietoja		1000
    2	Lukitsee tilin		1000
    3	Lukee tilin saldon	Pyytää tilitietoja, ei saa	1000
    4	Nostaa 200 euroa		1000
    5			1000
    6			1000
    7	Kirjoittaa uuden saldon		800
    8			800
    9	Poistaa lukituksen		800
    10		Lukitsee tilin	800
    11		Lukee tilin saldon	800
    12			800
    13		Nostaa 300 euroa	800
    14			800
    15			800
    16		Kirjoittaa uuden saldon	500
    17		Poistaa lukituksen	500

    Pessimistisessä lukituksessa käytetään eritasoisia lukituksia
    • S-lukitus eli jaettu lukitus (shared)
      lukon omistaja ja muut voivat lukea sivun tietoja, mutta eivät päivittää niitä. Muut saavat S- ja U-lukituksia tälle sivulle.
    • U-lukitus eli päivityslukitus (update)
      lukituksen omistaja voi lukea tietoa ja aikoo päivittää sitä. Kukaan muu ei voi saada U- eikä X-lukitusta. Ennen päivitystä lukon omistaja odottaa, ettei muilla ole sivulle S-lukitusta. Sitten hän pyytää X-lukituksen ja suorittaa päivityksen.
    • X-lukitus eli poissulkeva (exclusive)
      lukituksen omistaja voi lukea tai päivittää lukittua dataa. Kukaan muu ei voi saada lukitusta.
    • lukkiumat (deadlocks)

      Aika	Matti	Maija	Tilin saldo
      1	Pyytää tilitietoja		1000
      2	Lukitsee tilin (jaettu)		1000
      3	Lukee tilin saldon	Pyytää tilitietoja	1000
      4	Yrittää ottaa kirjoituslukituksen	Lukitsee tilin (jaettu)	1000
      5		Lukee tilin saldon	1000
      6		Yrittää ottaa kirjoituslukituksen	1000
      7			1000
      8			1000

      • Ennaltaehkäisy
      • Aikavalvonta
  • optimistinen tapa eli aikaleimat
    tietuetta päivitettäessä tutkitaan onko tietueessa "käyty" sen jälkeen kun se otettiin muutettavaksi (aikaleimat)

    Aika	Matti	Maija	Tilin saldo
    1	Lukee tilin saldon		1000
    2			1000
    3			1000
    4	Nostaa 200 euroa		1000
    5		Lukee tilin saldon	1000
    6			1000
    7	Kirjoittaa uuden saldon		1000
    8		Yrittää nostaa 200 euroa	800
    9		Ei onnistu. Palaa alkuun	800