Haben Sie sich jemals gefragt, wie riesige Datenmengen effizient verwaltet und für komplexe Informationssysteme nutzbar gemacht werden können? Dieses Buch enthüllt die Geheimnisse moderner Datenbanksysteme, indem es eine umfassende Einführung in ihre Architektur, Funktionsweise und Anwendungsbereiche bietet. Von den grundlegenden Definitionen und der Abgrenzung zu traditionellen Dateisystemen bis hin zu den Anforderungen an Datenbankmodelle und den verschiedenen Abstraktionsebenen werden alle wesentlichen Aspekte verständlich erläutert. Tauchen Sie ein in die Welt der relationalen Datenbanken und erfahren Sie, wie Datenkonsistenz, Redundanzvermeidung und effiziente Datenverwaltung erreicht werden. Das Buch beleuchtet die PQRI-Anforderungen (Persistenz, Quantität, Reaktivität, Integrität) und zeigt, wie Datenbanksysteme diese Herausforderungen meistern, um die Grundlage für zuverlässige und skalierbare Informationssysteme zu bilden. Ein besonderer Fokus liegt auf den konzeptionellen Modellen, insbesondere dem relationalen Modell, das detailliert vorgestellt wird. Darüber hinaus erhalten Sie einen Einblick in die aktuellen Marktund Entwicklungstendenzen im Bereich der Datenbankmanagementsysteme, einschliesslich eines Überblicks über führende Anbieter und zukunftsweisende Technologien. Dieses Buch ist ein unverzichtbarer Leitfaden für alle, die sich mit der Konzeption, Entwicklung und dem Einsatz von Datenbanksystemen beschäftigen, sei es in der Wirtschaft, Wissenschaft oder Verwaltung. Es vermittelt das notwendige Wissen, um fundierte Entscheidungen bei der Auswahl und Implementierung von Datenbanksystemen zu treffen und die Potenziale dieser Schlüsseltechnologie voll auszuschöpfen. Entdecken Sie, wie Datenbanksysteme die Grundlage für innovative Anwendungen und datengesteuerte Geschäftsmodelle bilden und wie Sie diese Technologie erfolgreich in Ihren Projekten einsetzen können. Ob Studierender, Entwickler oder IT-Manager, dieses Buch bietet Ihnen einen klaren und praxisorientierten Überblick über die faszinierende Welt der Datenbanksysteme und ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis III
Abbildungsverzeichnis IV
Tabellenverzeichnis V
1. Einleitung und Zielsetzung
2. Was sind Datenbanksysteme?
2.1 Abgrenzung und Definitionen
2.2 Anforderungen an Datenbankmodelle
2.3 Abstraktionsebenen eines Datenbanksystems
3. Konzeptionelle Modelle für Datenbanken
3.1 Allgemeines
3.2 Das Relationenmodell
4. Marktund Entwicklungstendenzen
Literaturverzeichnis VI
Anhangsverzeichnis VII
Anhang VIII
Ehrenwörtliche Erklärung XI
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Vereinfachtes Modell einer Datenbankumgebung
Abbildung 2: PQRI-Anforderung
Abbildung 3: Drei-Ebenen-Modell
Abbildung 4: ER-Diagramm einer Bibliotheksverwaltung
Abbildung 5: Tabelle eines relationalen Datenbanksystems
Abbildung 6: Konzeptionelles Schema für eine relationale Datenbank
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Relationship-Typen in einem ER-Diagramm
Tabelle 2: prozeduale Anweisung vs. SQL-Anweisung
Tabelle 3: Anbieter von RDBMS und ihre Produkte
1. Einleitung und Zielsetzung
Datenbanksysteme haben ihre Rolle als Schlüsseltechnologie für die effiziente Realisierung komplexer Informationssysteme während der drei letzten Jahrzehnte immer weiter ausgebaut. Während Informationssysteme früher aus einer Sammlung von Dateien bestanden, wird diese Technik heute durch Datenbanksysteme weitestgehend abgelöst.1
Hintergrund dieser Entwicklung sind die Fortschritte in der Datenbanktechnologie, die ermöglichen, dass:
- immer größere Dateibestände verwaltet werden können
- neue Informationsstrukturen wie kaufmännische, wissenschaftliche, statistische oder audio-visuelle Informationen adäquat dargestellt werden können
- in neuen Modalitäten wie interaktiver Recherche oder entferntem Datenzugriff auf Informationsbestände zugegriffen werden kann2
Die Auswahl eines Datenbanksystems ist in den Unternehmen zu einer strategischen Entscheidung herangewachsen. Diese Arbeit soll einen Überblick über den Aufbau, die Arbeitsweise und die Funktionen von Datenbanksystemen geben. Marktund Entwicklungstendenzen werden kurz dargestellt, um einen Überblick über derzeitige Anbieter von Datenbanksystemen zu geben und neue Tendenzen vorzustellen.
Nach einer Abgrenzung der klassischen Dateisysteme vom Datenbanksystem sowie Begriffserklärungen werden die Anforderungskriterien an ein Datenbanksystem dargestellt. Anschließend wird das Drei-Ebenen-Modell vorgestellt, um aufzuzeigen, welche Aspekte bei der Erstellung einer Datenbank von Bedeutung sind. Im nächsten Gliederungspunkt wird allgemein auf konzeptionelle Modelle für Datenbanksysteme eingegangen, wobei nur das Relationenmodell als das Bedeutendste ausführlich vorgestellt wird. Im letzten Gliederungspunkt wird auf aktuelle Marktund Entwicklungstendenzen im Bereich der Datenbankmanagementsysteme eingegangen.
2. Was sind Datenbanksysteme?
2.1 Abgrenzung und Definitionen
Informationssysteme bestanden früher meist aus einer Sammlung von Dateien, auf die mit verschiedenen Programmen zugegriffen wurde. In diesen Programmen werden jeweils eigene Operationen zum Lesen und Schreiben von Daten implementiert. Auch die Dateiverwaltung muss von diesen Programmen übernommen werden.3
Arbeiten mehrere Benutzer mit demselben Datenmaterial, bereitet besonders die Konsistenz der Daten Probleme. Es muss sichergestellt werden, dass die Daten, die von einem Benutzer A gerade bearbeitet werden, erst dann von einem Benutzer B geändert werden können, wenn Benutzer A seine Änderungen abgeschlossen hat.4 Ansonsten ist es möglich, dass für mehrere Daten unterschiedliche Werte bestehen und es dadurch zur Dateninkonsistenz kommt.5
Weiterhin werden bei der Datenspeicherung in isolierten Dateien häufig identische Daten für verschiedene Anwendungen mehrfach bereitgehalten, was zu erheblicher Redundanz, also mehrfacher Speicherung derselben Datenwerte führt.6 Dies kann zur Dateninkonsistenz führen, wenn nicht sichergestellt wird, dass die Datenänderungen auch in den Kopien erfolgt.
Der mit diesen Problemen verbundene Programmieraufwand wird überflüssig bei der Nutzung eines Datenbanksystems. Die Bestandteile des Datenbanksystems sind die Datenbank mit den eigentlichen Daten und das Datenbankverwaltungssystem (Date Base Management System, kurz DBMS), ein Programmsystem zum Aufbau, zur Kontrolle und zur Manipulation der Datenbasis.7 Das Datenbankverwaltungssystem übernimmt die Transaktionskontrolle und die Dateiverwaltung. Die Probleme der Datenspeicherung und Datenorganisation werden zentral gelöst und von der Auswertung der Daten für die verschiedenen fachlichen Aufgabenstellungen abgekoppelt.
Die Datenbank enthält neben den eigentlichen Daten sog. Metadaten, die Informationen über die Struktur der Datenbank selbst enthält. Weiterhin sind die Programmierebene und die Datenebene bei den Datenbankapplikationen klar getrennt. Durch diese Datenabstraktion kann der Benutzer der Datenbank nicht wissen, wie und wo die Daten gespeichert werden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zusammengefasst liegen die Nachteile der Dateisysteme hauptsächlich in der doppelten Datenhaltung. Durch unkontrollierte Änderungen kommt es zu Dateninkonsistenz oder es entsteht ein hoher Programmieraufwand für Leseund Schreiboperationen, die dies verhindern. Bei den Datenbanksystemen werden die Daten nur einmal gespeichert, die Konsistenzprüfung wird vom Datenbankverwaltungssystem durchgeführt. Redundanz, Dateninkonsistenz und hoher Programmieraufwand werden so vermieden.8
2.2 Anforderungen an Datenbankmodelle
Allgemein lassen sich für jedes Informationssystem vier Eigenschaften definieren, die sogenannten PQRI-Anforderungen.9
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Persistenz: Ein Informationssystem verwaltet Informationsbestände, deren Lebensdauer nicht durch die Lebensdauer individueller Geschäftsprozesse beschränkt sind.10 Persistent sind also Daten, die länger gespeichert werden müssen, als für die einzelne Programmaktivierung nötig ist. Die heutige Technik erlaubt eine persistente Speicherung von Daten nur auf Sekundärspeichern (magnetische oder optische Festplatten) oder Tertiärspeichern (Bänder, Wechselplatten), während eine Datenverarbeitung ausschließlich im Primärspeicher (RAM) möglich ist. Eine der Hauptaufgaben eines Datenbanksystems ist deshalb die effiziente Verwaltung der Speicherhierarchie. Weiterhin müssen die erzeugten Informationen unabhängig von Hardwareund Softwareumgebung sowie Netzwerktypologien sein.
Quantität: Ein Informationssystem verwaltet einen umfangreichen Informationsbestand, dessen Struktur zwar zum Entwurfszeitpunkt fixiert ist, deren Größe aber über die Lebensdauer des Informationssystems variiert und im Normalfall wächst.11 Dadurch entstehen häufig Datenbanken einer Größe, die nicht mehr auf einem load/save-Modell aufbauen können, bei dem alle persistenten Daten komplett in den primären Speicher geladen werden. Eine weitere Hauptaufgabe der Datenbanksysteme ist daher die effiziente Selektion der benötigten Daten, die dann tatsächlich in den Primärspeicher transferiert werden.
Reaktivität: Ein Informationssystem ist in die Geschäftsprozesse seiner Umgebung fest eingebunden. Es soll den Informationsbestand unmittelbar aufgrund eingehender Informationen aktualisieren, auf Informationsanfragen antworten und selbstständig Aktivitäten in seiner Umgebung auslösen.12 Die Synchronisation dieser Anfragen und Änderungen und eine Vermeidung von Dateninkonsistenz sowie Unterstützung des Mehrbenutzerbetriebes ist eine weitere Hauptaufgabe der Datenbanksysteme. Es muss Strukturflexibilität bestehen, damit die Struktur der Daten z.B. bei einer Umstellung von Postleitzahlen veränderbar ist.13
Integrität: Ein Informationssystem soll Integritätsbedingungen wahren, die sich sowohl auf den persistenten Informationsbestand als auch auf die einund ausgehenden Informationen beziehen. „Datenintegrität umfasst alle Aspekte, welche das korrekte Arbeiten mit Daten sicherstellen und unterstützen.“14 Die Wahrung der Integrität eines Informationsbestandes erfordert eine Kontrolle über alle Benutzer, die an der informationsverarbeitenden Tätigkeit innerhalb des Informationssystems teilnehmen.15 Die Daten müssen vollständig und korrekt sein. Semantische Datenzusammenhänge sollen transparent und nutzbar dargestellt werden.16 Um Datensicherheit zu gewährleisten, müssen Zugangssicherungsverfahren und Datenschutzaufgaben sowie Sicherheitsspeicherungen und Rekonstruktionsverfahren durch das Datenbankmanagementsystem unterstützt werden.17
2.3 Abstraktionsebenen eines Datenbanksystems
Um verschiedene Aspekte, die bei der Erstellung eines Datenbanksystems eine Rolle spielen, zu differenzieren, erweist sich die Verwendung des Drei-Ebenen-Modells als hilfreich.18 Die einzelnen Ebenen einer Datenbank sind wie folgt charakterisiert:
[...]
1 vgl. Matthes F., Schmidt, J.: Datenbankhandbuch, www.sts.tu-harburg.de/papers/STS-Rep-1998.html, 1998, S. 4
2 vgl. ebenda
3 vgl. Kleinschmidt, P., Rank, C.: Relationale Datenbanksysteme, 2. Aufl., Berlin, 2002, S. 1
4 vgl. Kemper, A.: Datenbanksysteme, 3. Aufl., München,1999, S. 15 ff.
5 vgl. Kleinschmidt, P., Rank, C.: Relationale Datenbanksysteme, 2. Aufl., Berlin, 2002, S. 1
6 vgl. Hansen, H.: Wirtschaftsinformatik, 7. Aufl., Stuttgart, 1996, S. 942
7 vgl. ebenda, S. 943
8 vgl. Kleinschmidt, P., Rank, C.: Relationale Datenbanksysteme, a.a.O., S. 3
9 vgl. Matthes F., Schmidt, J.: Datenbankhandbuch, a.a.O. S. 5 f.
10 vgl. Matthes F., Schmidt, J.: Datenbankhandbuch, a.a.O. S. 10
11 vgl. Kleinschmidt, P., Rank, C.: Relationale Datenbanksysteme, a.a.O., S. 12
12 vgl. Matthes F., Schmidt, J.: Datenbankhandbuch, a.a.O. S. 14
13 vgl. Kleinschmidt, P., Rank, C.: Relationale Datenbanksysteme, a.a.O., S. 5
14 vgl. Zehnder, C.: Informationssysteme und Datenbanken, 6. Aufl., Stuttgart, 1998, S. 244
15 vgl. Matthes F., Schmidt, J.: Datenbankhandbuch, a.a.O. S. 16 f.
16 vgl. Kleinschmidt, P., Rank, C.: Relationale Datenbanksysteme, a.a.O., S.4 f.
17 vgl. Zehnder, C.: Informationssysteme und Datenbanken, a.a.O., S. 241 ff.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Thema dieses Dokuments?
Dieses Dokument bietet eine umfassende Einführung in Datenbanksysteme, einschließlich ihrer Definitionen, Anforderungen, Abstraktionsebenen und Markt тенденции.
Was sind die Hauptbestandteile eines Datenbanksystems (DBS)?
Ein Datenbanksystem besteht hauptsächlich aus der Datenbank selbst, die die eigentlichen Daten enthält, und dem Datenbankverwaltungssystem (DBMS), das für den Aufbau, die Steuerung und die Manipulation der Datenbasis zuständig ist.
Warum sind Datenbanksysteme einer Sammlung von Dateien vorzuziehen?
Datenbanksysteme bieten Vorteile hinsichtlich Datenkonsistenz, Redundanzvermeidung und zentraler Datenverwaltung im Vergleich zu isolierten Dateisammlungen. Sie reduzieren den Programmieraufwand und verbessern die Datenintegrität.
Was sind die PQRI-Anforderungen an ein Informationssystem?
Die PQRI-Anforderungen umfassen Persistenz (Langzeitdatenspeicherung), Quantität (Verwaltung umfangreicher Datenbestände), Reaktivität (zeitnahe Aktualisierung und Reaktion auf Anfragen) und Integrität (Sicherstellung der Datengenauigkeit und -konsistenz).
Was ist das Drei-Ebenen-Modell und wozu dient es?
Das Drei-Ebenen-Modell dient dazu, verschiedene Aspekte der Datenbankerstellung zu differenzieren. Die einzelnen Ebenen werden in dem Dokument detailliert erläutert, jedoch ist der Inhalt der einzelnen Ebenen nicht im Auszug zu sehen.
Welches Datenbankmodell wird in diesem Dokument hauptsächlich behandelt?
Das Relationenmodell wird als das bedeutendste konzeptionelle Modell für Datenbanksysteme ausführlich vorgestellt.
Welche Rolle spielen Metadaten in einer Datenbank?
Metadaten liefern Informationen über die Struktur der Datenbank selbst und ermöglichen eine klare Trennung zwischen Programmierund Datenebene.
Was sind die Hauptnachteile von Dateisystemen im Vergleich zu Datenbanksystemen?
Dateisysteme leiden häufig unter doppelter Datenhaltung, Dateninkonsistenz durch unkontrollierte Änderungen und hohem Programmieraufwand für Leseund Schreiboperationen, was durch die zentrale Verwaltung in Datenbanksystemen vermieden wird.
Welche Themen werden im Inhaltsverzeichnis aufgeführt?
Die Themen umfassen eine Einleitung und Zielsetzung, Definitionen von Datenbanksystemen, konzeptionelle Modelle für Datenbanken (insbesondere das Relationenmodell) und Marktund Entwicklungstendenzen.
Wer sind einige Anbieter von RDBMS (Relational Database Management Systems), die im Text erwähnt werden könnten?
Die tatsächlichen Namen der Anbieter werden nicht genannt, aber im Dokument wird erwähnt, dass es einen Überblick über derzeitige Anbieter von Datenbanksystemen und neue Tendenzen gibt.
- Quote paper
- Adrian Horbert (Author), 2001, Datenbanksysteme, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/105986
