Die Grundbegriffe Die Daten Die Informationen

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1 Die Grundbegriffe Die Daten sind diejenigen Elemente, die vom Computer verarbeitet werden. Die Informationen sind Wissenselemente, welche durch die Analyse von Daten erhalten werden können. Die Daten haben als solche, keine Bedeutung (z.b.5 Kilo, Thomas, 20 Jahre,...), die Informationen haben eine individuelle Bedeutung (z.b. Thomas ist 20 Jahre alt).

2 Die Datei ist eine Sammlung von Daten / Informationen die von mehreren Benutzer einer einzigen Sicht über die Daten verwendet werden kann. In einer Datei können die Daten folgendermaßen strukturiert sein: eine Datei mit Datensätzen welche Datenfelder enthalten z.b.: Personaldatei mit Personalstammsätzen, die aus den Feldern Name, Adresse, PLZ, u.s.w. bestehen. Die Dateien können auch unstukturiert sein (Format frei), wie die Textendateien (z.b. Briefe, Berichte,...).

3 Die Datenbank ist eine Sammlung von Datenbeständen, die von mehreren Benutzern in mehrfacher Sicht verwendet werden kann. In einer Datenbank sollen alle Informationen nur einmal gespeichert sein (Redundanzfreiheit), um bei einer Änderung keine Inkonsistenzen zu bekommen. Eine Ausnahme bilden Schlüsselmerkmale, die als identifizierendes und verknüpfendes Element in mehreren Dateien / Tabellen enthalten sein können. (Beispiel!) Die Daten in der Datenbank können nur über das Datenbankverwaltungssystem (DBVS) eingefügt, gelesen, geändert oder gelöscht werden.

4 Das Datenbankverwaltungssystem (DBVS) ist ein Softwaresystem zum Organisieren, Speichern, Zugreifen, Analysieren und Ändern von Datenbeständen. DBVS garantiert: Richtigkeit der Daten (Einhaltung der definierten Konsistenzregeln) Richtigkeit im Mehrbenutzerbetrieb (concurrency control) Datensicherheit, d.h. Richtigkeit bei fehlerhaftem Ablauf einzelner Anwendungen und Systemabsturz.

5 Das Datenbanksystem(DBS) ist die Zusammenfassung von Datenbank und Datenbankverwaltungssystem. DBS = DB + DBVS DBS isoliert Anwenderprogramme von Hardware und Betriebssystem (und deren Änderungen).

6 Eigenschaften eines Datenbanksystems a. Datenunabhängigkeit Physische Datenunabhängigkeit: Änderungen an den Speicherstrukturen und Zugriffspfaden sind für Anwenderprogramme und ad-hoc Queries unsichtbar. Logische Datenunabhängigkeit: Änderungen an der logischen Sicht sind für Anwenderprogramme und Queries unsichtbar. Bemerkung. Jede Anwendung erhält eine eigene Sicht des gemeinsamen Datenbestandes.(Beispiel!)

7 b. Datenschutz DBMS kontrolliert den Zugriff zu den Daten und deren Sichtbarkeit. Als mögliche Rechten sind: ALTER - die Änderung der Definition der Tabelle DELETE das Löschen der Daten aus der Tabelle INDEX die Indizierung der Tabelle INSERT die Eingabe der Daten SELECT die Auswahl der Daten UPDATE die Aktualisierung der Daten ALL gibt dem Anwender alle Rechte

8 GRANT INSERT, UPDATE ON Land TO Prinz; GRANT UPDATE(Einwohner) ON Land TO Wolf; GRANT SELECT ON Stadt TO PUBLIC; REVOKE SELECT ON Stadt FROM PUBLIC; REVOKE INSERT ON Land FROM Prinz;

9 c. Datensicherheit DBMS garantiert, daß die Datenbank immer in einen konsistenten Zustand gebracht werden kann, daß Transaktionen (minimale DB-Prozesseinheiten)atomar[1] und dauerhaft[2] verlaufen. [1] Atomar= Alles oder gar nichts (Effekte unvollständiger Transaktionen sind nicht sichtbar) [2]Dauerhaftigkeit=Die Effekte vollständig und korrekt abgelaufener Transaktionen sind permanent.

10 Für die Transaktionsverarbeitung gibt es drei Befehle u. zwar: BEGIN TRANSACTION - Transaktionsverarbeitung einleiten; ROLLBACK / COMMIT - vorgenommene Aktualisierungen wieder zurücksetzen / die Aktualisierungen werden durchgeführt; END TRANSACTION Transaktion beenden. Anschließend können keine Änderungen mehr rückgängig gemacht werden.

11 BEGIN TRANSACTION INSERT INTO Land(Name, Hauptstadt) VALUES ( Deutschland, Bremen ); INSERT INTO Stadt(Name) VALUES( Bremen ); SELECT * FROM Stadt; SELECT * FROM Land; ROLLBACK END TRANSACTION

12 d. Concurrency Control DBMS garantiert, daß parallele Transaktionen isoliert und konsistent abgearbeitet werden. Isolation= Illusion einer Transaktion, allein Zugriff auf die Datenbank zu haben. Eine Transaktion sieht nur einen konsistenten[1] Zustand der Datenbank. [1] Konsistenz = Korrekter Ablauf einer Transaktion.

13 Datenmodelle In jedem System, in dem Daten verwaltet werden, müssen diese eine bestimmte Struktur haben. Diese Struktur heißt "SCHEMA" einer Datenbank. Diese Struktur, zusammen mit den assoziirten Operatoren wird als Datenmodell, logisches Modell oder konzeptuelles Modell bezeichnet. Es gibt hierarhische Datenmodelle (mit einer Baumstruktur), Netzwerkdatenmodelle (mit einer Netzstruktur) relationale Datenmodelle und OO Datenmodelle.

14 Das bekannste und zugleich abstrakteste Modell stammt von 1970 und wird relationales Datenbankmodell gennant. Der Verfasser heißt E.F.CODD. Datensprache Die Datensprache ist eine Sprache zur Definition (Data Description Language - DDL) und Manipulation (Data Manipulation Language - DML) von Datenbeständen. Die standardisierte Sprache: SQL

15 Benutzerkategorien a) der Datenbankverwalter Er muß das konzeptuelle Schema definieren und den Datenschutz, die Analisierung und die Instandhaltung der Datenbank versichern. b) die Programierer Sie arbeiten die Anwendungsprogramme aus. c) die eigentlichen Benutzer Sie benützen das ganze System: die Datenbank, den Hardwareteil, den Softwareteil (DBMS / SGBD[1]) und die Anwendungsprogramme. [1] Franzözisch: Systeme de Gestion de Base de Donnes

16 ARCHITEKTUR VON RELATIONALE DATENBANKSYSTEMEN Gemäss der Konzeption ANSI-SPARC[1] entwickelt sich eine Datenbank auf drei funktionellen Ebenen: Externe Ebene (Benutzersichten) Konzeptuelle Ebene (Logische Gesamtsicht) Interne Ebene (Physische Sicht) [1] Standard Planning and Requirement Committee

17 a)konzeptuelle Ebene (logische Sicht) beschreibt die Daten einer Unternehmung sowie deren Beziehungen aus Unternehmensgesamtsicht. Der Betrieb einer Datenbank benötigt einen Datenbankadministrator. Er hat die Aufgabe das Datenbanksystem zu betreuen. Hierzu gehören Tätigkeiten wie:

18 Entscheiden, welche Informationen in der Datenbank festgehalten werden sollen; Festlegen der physischen Speicherstrukturen und Zugriffsmechanismen; Beraten des Anwenders (sowohl des Programmierers als auch des End-anwenders); Definieren von Zugriffsberechtigungen und Integritätsregelungen, Definieren von Datensicherungs- und Rücksicherungsroutinen; Überwachen der Geschwindigkeit des Datenbanksystems.

19 b) externe Ebene (Benutzersicht) beschreibt die Sicht eines Anwenders/ einer Anwendung auf die Daten der konzeptuellen Ebene. Auf der externen Ebene erfolgt die Koordination der Datenbank mit den Benutzerbedürfnissen. Das bedeutet: es gibt ein konzeptuelles Schema, aber mehrere externe Schemata. Die externe Ebene kann keine Daten beinhalten, die nicht in der konzeptuellen Ebene definiert sind. Die Entwicklung der externen Schemata kann durch traditionelle Programmiersprachen oder Datenbanksprachen erfolgen.

20 c)interne Ebene (technische Sicht) beschreibt wie die Daten auf dem physischen Speichermedium gespeichert werden. Die wesentliche Speicherformen sind: sequentielle Speicherung; indizierte Speicherung; index-sequentielle Speicherung;

21 Externe Sicht 1 Externe Sicht 2. Externe Sicht n Externe Schemata externe/konzeptuelle Modellierung Konzeptuelles Schema konzeptulle/interne Modellierung Internes Schema Geschpeicherte Datenbank

22 Anforderungen an DBVS Einhaltung der Standards, z.b. ein relationales System auf der Basis von SQL(Standard Query Language, normiert von ISO und ANSI), durch DDL (Data Description Language) und DML (Data Manipulation Language);

23 Anforderungen an DBVS Datenunabhängigkeit: physische Datenunabhängigkeit (Unabhängigkeit des Datenbankschemas von Speichermedium, Speicherungsform, usw.) und logische Datenunabhängigkeit (Unabhängigkeit des Datenbanksschemas von der Änderung der Anwendungsprogramme);

24 Anforderungen an DBVS weitgehende Unabhängigkeit vom Hardwareteil und Betriebssystem des verwendeten Rechners -> Portabilität; Mehrbenutzerbetrieb mit parallelem Zugriff auf die Daten; Sicherheitsmaßnahmen (Passwortschutz, Rollback);

25 Anforderungen an DBVS Verfügbarkeit von Programmiersprachen (4GL, 3GL über Schnittstelle- Embedded SQL); Verfügbarkeit von Tools (z.b. ER- Modellierungstool, Report-generator, Import- und Export Schnittstelle), Unterstützung bei der Integritätssicherung.

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