Informationssysteme und Datenbanken (O?)

Transkript

1 Carl August Zehnder Professor für Informatik an der ETH Zürich Informationssysteme und Datenbanken (O?)

2 Inhaltsverzeichnis Einführung 3 Inhaltsverzeichnis 5 1 Leben mit Information Wir brauchen Informationen mformation,*jnformationssysteme Verschiedenartige Informationssysteme Unterschiedliche Informationsnutzer 20 2 Datenbank-Grundlagen Betrachtungsebenen für Informationen und Daten, Datenschema Strukturierte, konsistente und redundante Daten Sprachen für die Datenbeschreibung Sprachen für die Datenmanipulation Eigenschaften von Datenbanken Datenbanken, Dateisysteme, Einfachlösungen Begriffe bei Datenbanken Schlüssel Konsistenz und Transaktionen Wie entsteht eine Datenbank? Ein erstes Datenbankbeispiel: Reiseorganisator" mit Klein-Datensystem Filemaker 53 3 Entwurf des Datenschemas Eine bewährte Entwurfsmethode Das Entitätenblockdiagramm Entitäten, Entitätsmengen Beziehungen zwischen Entitätsmengen Theorie: Das ER-Modell (Entity Relationship Model) Attribute, Wertebereiche, Formatierung Ij)as Relationenmodell Relationen Identifikationsschlüssel Abhängigkeiten Der Normalisierungsprozess Theorie: Das klassische Relationenmodell 83

3 6 I n ha I tsy erze i c h n is 3.5 Beziehungen zwischen Relationen - globale Normalisierung Global- und Lokalattribute Fremdschlüssel, dynamische Wertebereiche Normalisierung im Entitätenblockdiagramm Generalisierungen Konsistenzbedingungen Strukturgestützte und zusätzliche Konsistenzbedingungen Fortpflanzung oder Kaskadenbildung, eine Konsequenz der Beziehungen Starke und schwache Konsistenzbedingungen Die Entwu/fsmethode im Zusammenhang Die einzelnen Schritte der Entwurfsmethode Die Entwurfsmethocj, als iterativer Prozess (Überblick) Perfektes Datenschema - praktisches Datenschema Der Einsatz der Entwurfsmethode Das Datenschema ist langlebig! Das konzeptionelle Datenschema Das logische Datenschema für ein konkretes DBMS Der Einstieg in den Datenbank-Entwurf: Deduktiver und induktiver Ansatz Andere Entwurfsmethoden und Datenbeschreibungssprachen Der objektorientierte Ansatz (OO) Traditionelle Datenbeschreibungssprachen: Dateien, Hierarchien und Netzwerke Theoretische Ansätze Ein zweites Datenbankbeispiel: Reiseorganisator" mit dem DBMS Access Vom Klein-Datensystem zum DBMS Der Entwurf des konzeptionellen Datenschemas Die Entwicklung des logischen Datenschemas Datenmanipulation Transaktionstypen und Benutzerklassen in Datenbanken Unterschiedliche Bedürfnisse Transaktion - Anwenderprogramm - Benutzerschnittstelle. 156,' Transaktionstypen Zur Gestaltung von Dialog-Schnittstellen für professionelle Benutzer Datenmanipulationssprachen in Datenbanken Klassierung und Vergleich von Datenmanipulationssprachen Operatorensprache: Relationenalgebra Prädikatensprache: Relationenkalkül ALPHA 175

4 I n h a I tsy e rze i c h n i s Abbildungsorientierte relationale Sprache: SQL Eingebettetes SQL Graphikorientierte relationale Sprache: Query-by-Example QBE, Access-QBE Prozedurale Datenmanipulationssprache: Access-Basic Hierarchische Datenmanipulationssprache: DL/ Netzwerkorientierte Datenmanipulationssprache: Codasyl- DBTG Externe Schemata Daten aus JSenutzersicht Operativen auf Benutzersichtdaten Einschränkung der Benutzersichtdaten, Geheimhaltung Definition externer Schemata Indirekte Suchmethoden Informationssysteme sind mehr als Datenbanken Suchsysteme, der Ansatz des Information Retrieval" Data Warehouses Wissensbasierte Systeme, Expertensysteme Physische Datenorganisation Arbeits- und Sekundärspeicher Organisationsformen für grosse Dateien Verknüpfungen und Zugriffspfade Internes Schema Datenintegrität Begriffe, Ziele, Zielkonflikte Vielerlei Gefahren Systematische Begleitung der Daten Begriffe Zielkonflikte Nochmals: Konsistenz und Transaktionen Zustandsbedingungen und Übergangsbedingungen ACID"-Eigenschaften von Transaktionen Unterschiedlicher Überprüfungsaufwand Definition von Konsistenzbedingungen Gewährleistung von Konsistenzbedingungen Parallele Transaktionen Konfliktsituationen Synchronisation von Datenzugriffen Sperrprotokolle Optimistische Synchronisationsmethoden 261

5 8 Inhaltsverzeichnis 6.4 Datensicherheit Datensicherheit ist ein allgemeines Anliegen Effiziente Redundanzerhöhung in der Datenbasis Rekonstruktion der Datenbasis (recovery) Datenschutz Grundsätze des Datenschutzes Sicherstellung des Datenschutzes in einer Datenbank Datenweitergabe in andere Verantwortungsbereiche Architektur einer Datenbank Das Datenb^afikverwaltungssystem (DBMS) Funktionsschichten Beschaffung eines DB^IS, Lizenzfragen Datenschemata und Redundanz Das 4-Schema-Konzept Unterschiedliche Redundanzziele Datensysteme auf mehreren Rechnern Dezentralisierung Zentral oder dezentral? Gründe für die Dezentralisierung Die Dezentralisierung benötigt Verbindungen Stufen der Dezentralisierung Client-Server-Systeme Auslagerung von Funktionen Auslagerung von Daten Verteilte Datenbanken Die Verteilung aus Sicht des Benutzers Ortstransparenz und Transaktionsverwalter Höhere Verfügbarkeit durch Redundanz bei Verteilung Middleware Föderative Datensysteme Verbundene Datenbanken, Datenaustausch, EDI Aufbau und Betrieb von Informationsdienstleistungen Angemessene Technik Werkzeuge 309 /9.1.2 Methoden Daten Menschen Führungshilfen 321 Literaturverzeichnis 325 Sachregister 332