PRÜFUNG AUS DATENBANKSYSTEME VL Kennnr. Matrikelnr. Familienname Vorname

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1 Gruppe A Bitte tragen Sie sofort und leserlich Namen, Studienkennzahl und Matrikelnummer ein und legen Sie Ihren Studentenausweis bereit. PRÜFUNG AUS DATENBANKSYSTEME VL Kennnr. Matrikelnr. Familienname Vorname Arbeitszeit: 120 Minuten. Aufgaben sind auf den Angabeblättern zu lösen; Zusatzblätter werden nicht gewertet. Aufgabe 1: (18) Nehmen Sie an, dass ein DBMS Tupel aus einer Datei (Heap File) von der Festplatte nachladen und sortieren muss. Das DBMS verwendet dazu externes Sortieren (External Multi-Way Merge Sort) unter effizienter Nutzung des verfügbaren Datenbankpuffers. In der Datei befinden sich 4500 Tupel. Der Sortierschlüssel für die Datei ist 4 Bytes lang. Tupel IDs sind 8 Bytes und Seiten IDs sind 5 Bytes lang. Jedes Tupel ist in Summe 48 Bytes lang. Eine Seite ist 512 Bytes groß, wobei jede Seite 12 Bytes an Kontrollinformation verbraucht. Der Datenbankpuffer besteht aus 4 Seiten. (a) Wenn das DBMS den Multi-Way Merge Sort Algorithmus zum externen Sortieren anwendet, wie viele sortierte Runs gibt es nach dem initialen Pass, und wie groß ist jeder dieser Runs? Sind alle Runs gleich groß? Gehen Sie davon aus, dass ein Tupel nicht auf mehrere Seiten aufgespalten werden kann. [4] (b) Wieviele Passes (inklusive dem zuvor betrachteten initialen Pass) braucht es, die Datei komplett extern zu sortieren? [3] (c) Was sind die gesamten I/O Kosten zum externen Sortieren dieser Datei? [2] (d) Was ist die größte (wenn man die Anzahl von Tupel betrachtet) Datei, die man mit 4 Pufferseiten in 2 Passes sortieren kann? Was, wenn man 257 Pufferseiten zur Verfügung hat? [3] A 1

2 (e) Nehmen Sie an, dass Sie einen B+ Baum Index haben, dessen Suchschlüssel dem Sortierschlüssel aus dem Heap File gleicht. Der Auslastungsgrad des Baumes (Nutzdaten in den Blättern) sei 60 Prozent, und die internen Navigationsknoten seien bereits im Datenbankpuffer vorhanden (d.h., sie brauchen die Kosten zum Navigieren im Baum nicht berücksichtigen). Geben Sie die I/O Kosten an, um die Einträge in sortierter Reihenfolge auszulesen, wenn (*) in den Dateneinträgen des Baumes tatsächlich die Daten gespeichert sind, und der Baum somit Ballung (Clustering) ausnutzt. [2] (**) in den Dateneinträgen des Baumes Tupel IDs gespeichert sind, die erst verfolgt werden müssen, um das Datum auszulesen. Der Baum besitzt keine Ballung (gehen Sie bei Ihren Berechnungen vom worst case aus). [4] Aufgabe 2: Kreuzen Sie an, ob die folgenden Aussagen wahr oder falsch sind. 1. Es gibt Relationen R(AB) mit 100 Tupeln und S(AC) mit 100 Tupeln, für die der Ausdruck R S Tupeln ergibt. wahr falsch 2. Wenn ein Join mittels Hybrid Hash Join realisiert wird, dann kann das dadurch berechnete Zwischenergebnis im Idealfall weniger Tupel umfassen, als wenn derselbe Join mittels Hash Join realisiert würde. wahr falsch 3. Bei Verwendung von RAID Level 6 mit Reed-Solomon Code ist auf jeden Fall die durability Eigenschaft von ACID Transaktionen erfüllt. wahr falsch 4. Die Historie r 1 (C), r 2 (D), w 2 (D), w 1 (D), w 2 (C), c 1, c 2 vermeidet kaskadierendes Rücksetzen und ist nicht serialisierbar. wahr (15) falsch 5. Eine Relation R sei an 6 Netzwerk-Knoten materialisiert mit den Gewichten 5, 4, 3, 7, 2, und 9. Dann sind Q r (R) = 11 und Q w (R) = 19 gültige Lese- bzw. Schreib-Quoren. wahr falsch 6. Bei einem nicht perfekt balancierten B+ Baum vom Grad k mit n Elementen kann unter Umständen das Einfügen bzw. Löschen von einem Element länger als O(log k n) dauern. wahr falsch 7. Nehmen Sie an, dass eine Relation R Seiten umfasst und die Puffergröße 128 beträgt. Dann ist bei einem Hash Join von R mit einer beliebigen Relation S in der Build-Phase auf jeden Fall ein Re-Hashing von R erforderlich. wahr falsch 8. Betrachten Sie zwei Relationen R(AB) und S(AB). Dann gilt auf jeden Fall folgende Gleichheit: π A (R S) = π A R π A S wahr falsch 9. Mit SQL-92 lassen sich Anfragen formulieren, die man mit Datalog mit Rekursion und mit Negation nicht formulieren könnte. wahr falsch 10. In einem verteilten DBMS benötigt ein einzelner Agent unter Umständen eine Kommunikation mit anderen Agenten, um nach einem Absturz die winner und loser Transaktionen zu erkennen. wahr falsch (Pro korrekter Antwort 1.5 Punkte, pro inkorrekter Antwort -1.5 Punkte, pro nicht beantworteter Frage 0 Punkte, für die gesamte Aufgabe mindestens 0 Punkte) A 2

3 Aufgabe 3: Multi-Granularity Locking. Betrachten Sie folgende Datenbasis-Hierarchie. (12) D a 1 a 2 a 3 p 1 p 2 p 3 p 4 s 1 s 2 s 3 s 4 s 5 s 6 s 7 Beantworten Sie, welche der folgenden geplanten Sequenzen von Sperr-Anforderungen (bei zwei Transaktionen T 1 und T 2 ) zu Blockierungen bzw. Deadlocks führen. (Hier bedeutet (T i, x, L), dass Transaktion T i versucht, Knoten x in der Hierarchie mit einer Sperre vom Typ L zu belegen.) Hinweis: Unter Umständen werden nicht alle Sperren dieser Sequenzen auch tatsächlich angefordert, d.h.: Im Falle einer Blockierung einer Transaktion werden die weiter hinten liegenden Sperr-Anforderungen dieser Transaktion gar nicht mehr durchgeführt. 1. (T 1, D,IX), (T 2, D,IX), (T 2, a 2,IX), (T 1, a 1, X), (T 2, p 2, X), (T 1, a 2,IX), (T 1, p 3, X): 2. (T 1, D,IS), (T 2, D,IX), (T 1, a 3,IS), (T 2, a 1, X), (T 1, p 4, S), (T 2, a 3, X), (T 1, a 1,IS), (T 1, p 1, S): 3. (T 1, D,IS), (T 2, D,IX), (T 1, a 1,IS), (T 1, p 1,IS), (T 2, a 3, X), (T 2, a 1,IX), (T 1, s 2, S), (T 2, p 1,IX), (T 2, s 3, X): 4. (T 1, D,IX), (T 2, D,IS), (T 2, a 2,IS), (T 1, a 2,IX), (T 2, p 3, S), (T 1, p 2, X), (T 1, p 3,IX), (T 1, s 5, X): Die folgende Datenbankbeschreibung gilt für die Aufgaben 4 6: Gegeben ist folgendes stark vereinfachtes Datenbankschema, in dem die Kartendaten eines Kreditkartenunternehmens gespeichert werden. Kartentyp(tid, limit) Karte(kid, tid: Kartentyp.tid) Umsatz(uid, kid: Karte.kid, betrag, jahr, monat) Im Kartentyp werden die verschiedenen Arten der Kreditkarten zusammen mit einem Limit gespeichert. Das Limit darf vom Kunden pro Karte und Monat nicht überschritten werden. Die Tabelle Karte enthält die Zuordnung von Kartennummer und Kartentyp. In der Tabelle Umsatz werden alle getätigten Zahlungen protokolliert. Nehmen Sie, falls notwendig, entsprechende Datentypen (zb Number, Varchar) für die Attribute an. A 3

4 Aufgabe 4: (5) Schreiben Sie die SQL Befehle um die angegebenen Tabellen mit allen relevanten Constraints zu erstellen. Weiters fügen Sie pro Tabelle zwei Testdatensätze ein. Geben Sie auch die Befehle an, um die Tabellen wieder zu löschen. A 4

5 Aufgabe 5: (9) Schreiben Sie einen PL/SQL Trigger (checklimit) der vor dem Einfügen (before insert) von neuen Umsatz-Datensätzen prüft ob das Limit der Karte für diesen Monat schon erreicht ist. Falls dem so ist, soll eine Exception geworfen werden. Die Exception soll vom Aufrufer behandelt werden, und darf daher nicht im Trigger behandelt werden. A 5

6 Aufgabe 6: (9) Vervollständigen Sie die folgende Java Methode, so dass die Kartengebühr für die Karten berechnet wird. Die Kartengebühr Umsatz des Monats in Prozent ergibt sich aus dem Umsatz pro Monat: 100 ( Kartenlimit 100). D.h. je mehr verbraucht wird desto billiger ist die Karte. Wird das Kartenlimit vollständig ausgeschöpft fällt keine Kartengebühr an. Wird eine Karte in einem Monat nicht benützt, fallen 100% Kartengebühr an. Die Methode calcfee bekommt das Jahr, den Monat und die Karten-ID übergeben, und soll den berechneten Prozentsatz zurückgeben. Stellen Sie sicher, dass die Methode alle geöffneten Ressourcen wieder frei gibt. Sie brauchen sich um keine Fehlerbehandlung zu kümmern. Gehen Sie davon aus, dass die Methode auf eine Oracle Datenbank zugreift, die auf database.moneylife.com unter Port 1522 unter der SID accounting läuft. Verwenden Sie den Datenbankuser Master mit dem Passwort card. class DBSVL0901 { public float calcfee(int year, int month, int card) throws Exception { } } A 6

7 Aufgabe 7: (7) Schreiben Sie eine SQL Abfrage, die das Jahr, den Monat, die Karten-ID und den Durchschnittsverbrauch jener Karten ausgibt, die unter dem Monatsdurchschnitt aller Karten liegen. Bedingungen für diese Query: Verwenden Sie ein Select-Statement mit Group By und Having. Ein geschachteltes Select darf ausschließlich in der Having-Klausel verwendet werden! Gesamtpunkte: 75 A 7