Taschenbuch Datenbanken Herausgegeben von Thomas Kudraß

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1 Taschenbuch Datenbanken Herausgegeben von Thomas Kudraß ISBN-10: ISBN-13: Inhaltsverzeichnis Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel

2 Inhaltsverzeichnis 1 Datenbanken: Grundlagen und Überblick DateienundDateisysteme Terminologie MerkmaleeinesDBMS AufgabeneinesDBMS Vorteile des Datenbankeinsatzes Nachteile von Datenbanksystemen Produkte Architektur eines Datenbanksystems Architekturen Schemaarchitektur Datenunabhängigkeit Benutzerrollen bei Entwurf und Betrieb vondatenbanken Datenbanken und Informationssysteme Fachgebiet Datenbanken im Überblick Themenbereiche und Zusammenhänge Einordnung des Fachs innerhalb der Informatik HistorischeEntwicklung Frühzeit PrärelationaleDBMS Durchbruch der relationalen Datenbanken Neue Anwendungsfelder für Datenbanken Neuzeit Datenbanken in der Forschung Fachverbände Aktuelle Forschungstrends Informationsmodellierung Datenbankentwurf Phasenmodell Anforderungsanalyse KonzeptionellerEntwurf LogischerEntwurf Datendefinition PhysischerEntwurf Implementierung und Wartung

3 8 Inhaltsverzeichnis 2.2 Grundlagen des Entity-Relationship-Modells (ERM) SemantischeDatenmodelle Grundkonzepte des klassischen ERM Kardinalitäten von Beziehungstypen Existenzabhängigkeit vs. Optionalität Rekursive und n-äre Beziehungstypen Attribute Modellierungsbeispiel Erweiterungen des ERM Erweiterungen bei Attributen Generalisierung und Spezialisierung Aggregation Datenmodellierung mit dem UML-Klassendiagramm KlassenundAttribute Assoziationsbeziehungen Aggregations- und Kompositionsbeziehungen Generalisierung und Spezialisierung Relationales Datenmodell Konzepte und Grundbegriffe des relationalen Datenmodells Relationen, Tupel, Attribute und Wertebereiche EigenschaftenvonRelationen Integritätsbedingungen Grundbegriffe Entitätsintegrität Referenzielle Integrität Abbildung des EERM auf das relationale Datenmodell Problemstellung Abbildungsregeln für Attribute und Entitytypen Abbildungsregeln für Beziehungstypen Abbildungsregeln für die Generalisierung OptimierungvonRelationen Problemstellung Anomalien bei DML-Operationen auf Relationen Abhängigkeiten Verbundtreue und Abhängigkeitstreue Normalformenlehre... 92

4 Inhaltsverzeichnis OperationenderRelationenalgebra Einführung Relationenorientierte Operationen Mengenoperationen Relationenalgebra und relationale Sprachen Relationenkalkül Die Datenbanksprache SQL Grundkonzepte Historie Spezifikationsdokumente Beispieldatenbank Datenbankanfragen EinführendeBeispielanfragen GrundgerüstvonAnfragen Anfragen mit Aggregatfunktionen Anfragen mit Tabellenfunktionen Anfragen mit Mengenoperationen Anfragen mit Verbundoperationen VerschachtelteAnfragen RekursiveAnfragen AnfragenmitsortierterAusgabe Datenmanipulation EinfügenvonTabellenzeilen ÄndernvonTabellenzeilen LöschenvonTabellenzeilen ZusammenführenvonTabellenzeilen Datendefinition SQL-Datentypen Erzeugen und Löschen von Schemata Erzeugen, Ändern und Löschen von Tabellen Erzeugen und Löschen von Domänen Erzeugen und Löschen von Integritätsbedingungen Erzeugen und LöschenvonSichten Erzeugen und LöschenvonRoutinen Erzeugen und LöschenvonTriggern Erzeugen und Löschen von Sequenzgeneratoren Transaktionssteuerung Transaktionsanweisungen Isolationsebenen...149

5 10 Inhaltsverzeichnis Überprüfung von Integritätsbedingungen Zugriffskontrolle VergabevonZugriffsrechten Zurücknahme von Zugriffsrechten Erzeugen und LöschenvonRollen Datenbank-Anwendungsprogrammierung Grundlagen der Datenbank- Anwendungsprogrammierung ImpedanceMismatch Einbettungstechniken Einbettungsarten Architekturansätze EmbeddedSQL Grundidee und Architektur Syntax fürdieeinbettung Host-Variablen DasCursor-Konzept StatischeEinbettung DynamischeEinbettung Indikatorvariablen SQLJ Aufrufschnittstellen Überblick SQL/CLI JDBC Relationale Datenbankprogrammiersprachen Datenbankinterne Ansätze GL-Programmiersprachen OO-DB-Frameworks JavaEE JDO Datenbanken im Web Grundlagen des Web Eigenschaften von Webanwendungen Anforderungen Webseiten DynamischeWebseiten Adressierung Kommunikation...208

6 Inhaltsverzeichnis DatenbankanbindungimWeb Architekturen Programmierung Überblick Datenbankanbindung über Datenexport Clientseitige Datenbankanbindung Skripteinbettung Programmeinbettung WeitereTechniken Serverseitige Datenbankanbindung Webseitengeneratoren Skripteinbettung Programmeinbettung Applikationsserver Webservices Komponenten eines Datenbankmanagementsystems ArchitekturvonDBMS Schichtenmodell Prozessarchitektur Pufferverwaltung Notwendigkeit und Aufgabe Speicherzuteilung Seitenersetzung Speicher-undZugriffssystem Aufgabe Seiten und Sätze Adressierung von Sätzen Anfrageprozessor Basisoperatoren Anfrageplanung und -optimierung KostenundStatistiken Transaktionsverwaltung Aufgabe Serialisierbarkeit Sperrverfahren NichtsperrendeVerfahren Recovery Fehlerklassen Recovery-Strategien Logging

7 12 Inhaltsverzeichnis WiederanlaufimFehlerfall Schattenspeicherverfahren Dateiorganisation und Indexe OrganisationvonDateien FormenderDateiorganisation Dateiorganisationsformen im Vergleich Zugriffsstrukturen Grundlagen von Zugriffsverfahren EigenschaftenvonIndexen BaumbasierteVerfahren ISAM-Bäume Balancierte Mehrwegbäume Digitale Bäume Hash-Verfahren PrinzipdesHashing ErweiterbaresHashing WeitereHash-Verfahren MehrdimensionaleZugriffsverfahren Mehrdimensionale Baumverfahren Grid-File Clusterung und Partitionierung Clusterung Partitionierung UmsetzunginSQL-Systemen Definition von Tabellen Definition von Indexen Optimierung von Datenbanken und Leistungsbewertung Motivation der Datenbankoptimierung Kosten von Datenbankanfragen Optimierungspotenzial Zielbestimmung der Datenbankoptimierung Phasen der Datenbankoptimierung Phase 1.1 Optimierung des Datenbankschemas KonzeptuellesSchema ExternesSchema InternesSchema Phase 1.2 Anwendungsoptimierung Optimierung von Unternehmensfunktionen Optimierung der Anwendung

8 Inhaltsverzeichnis Optimierungen im Mehrbenutzerbetrieb Formulierung von SQL-Anweisungen Phase2 Hauptspeicheroptimierung Gestaltung des Datenbankpuffers Schreiben des Datenbankpuffers Optimierer Phase 3 Optimierung der Sekundärspeicherzugriffe Zusammenspiel mit dem Betriebssystem Verteilung der Eingabe-/Ausgabelast Optimierung physischer Speicherstrukturen Leistungsbewertung Transaction Processing Performance Council TPC-C TPC-H/TPC-R TPC-W TPC-App Objektrelationale Datenbanken ObjektorientierteKonzepte Objekte Methoden Kapselung Objektidentität Klassen Spezialisierung Objektorientierung in Datenbanken Objektrelationale Standard-SQL-Konzepte Typkonstruktoren Distinct-Typen StrukturierteTypen Methoden Benutzerdefinierte Konstruktoren BenutzerdefinierteCasts Benutzerdefinierte Ordnungen TypisierteTabellen TypisierteSichten ObjektrelationaleAnfragen Anfragen auf Kollektionen Anfragen mit Pfadausdrücken Anfragen mit Methodenaufrufen Anfragen auf flachen Tabellenextensionen

9 14 Inhaltsverzeichnis TypspezifischeAnfragen Anfragen mit temporärer Typanpassung XML und Datenbanken Überblick überxml Der XML-Standard und verwandte Standards XMLSchema Anfragesprachen fürxml Pfadausdrücke (XPath und XQuery) XQuery XML und relationale Datenbanksysteme Relationale Speicherung von XML SQL/XML Realisierung in kommerziellen Systemen ReineXML-Datenbanksysteme Überblick Tamino Überblick Erweiterbarkeit durch Server Extensions TextsucheinTamino Internationalisierung in Tamino TaminoundWebDAV Verteilte und föderierte Datenbanksysteme Überblick, Grundbegriffe, Abgrenzung Verteilte vs. parallele Datenbanksysteme Verteilte vs. föderierte Datenbanksysteme Schemaarchitektur und Entwurf verteilter Datenbanksysteme Fragmentierung Horizontale Fragmentierung VertikaleFragmentierung Kombinierte Fragmentierung Verteilungstransparenz Vorteile verteilter Datenbanksysteme Transparenzeigenschaften verteilter Datenbanksysteme Verteilte Anfrageverarbeitung Datenlokalisierung Globale Optimierung der Join-Auswertung Transaktionsverwaltung in verteilten Datenbanksystemen Koordination...412

10 Inhaltsverzeichnis Synchronisation Deadlock-Behandung Synchronisation bei Replikation FöderierteDatenbanksysteme Autonomie und Heterogenität Architektur föderierterdbs Integrationskonflikte Integrationstechniken Anfrageverarbeitung in föderierten DBS Synchronisation in föderiertendbs Trends Data Warehouse Architektur Datenquellen Back-End-Bereich Datenbank Front-End-Werkzeuge SonstigeWerkzeuge Multidimensionale Datenmodelle StatischeAspekte DynamischeAspekte Speicherung und Schemagestaltung RelationaleSpeicherung Multidimensionale Speicherung Erweiterung relationaler Datenbanken MaterialisierteSichten Partitionierung Bitmap-Index SQL-Erweiterungen zum Einfügen Komplexes Gruppieren StarQuery BulkLoader Data Mining KDD-Prozess Clustering Definition und Beispiele Anforderungen und Probleme Verfahren Assoziationsanalyse...463

11 16 Inhaltsverzeichnis Definition und Beispiel Anforderungen und Probleme Verfahren Klassifikation Definition und Beispiele Anforderungen Verfahren Anomalieentdeckung Definition und Beispiele Anforderungen und Probleme Verfahren Multimedia-Datenbanken Einführung Mediendaten SuchenachMediendaten Textsuche Bildsuche Audiosuche Videosuche Mediendatentypen Einbettung in Datenbanksysteme Schemastrukturen Anfrageformulierung Einsatz Geodatenbanken Geodaten EigenschaftenvonGeodaten Metadaten Datenschemata Standardisierung ISO Spatial Schema ISO Simple Feature Access ISO/IEC SQL/MM Spatial RäumlicheBezugssysteme Funktionen GeometrischeFunktionen Topologische Prädikate RäumlicheAnfragen RäumlicheBasisanfragen...513

12 Inhaltsverzeichnis Mehrstufige Anfragebearbeitung Approximationen RäumlicheIndexe Grundtechniken Quadtrees R-Bäume Geodatenbanksysteme Objektrelationale Geodatenbanksysteme Konkrete Geodatenbanksysteme Datenbanken in OLTP-Systemen BetrieblicheInformationssysteme OperativeSysteme AnalytischeSysteme Prozessarchitektur Sperrkonzepte Das Verbucherkonzept Datenbankschnittstelle Datenbankunabhängige Programmierung Datenpufferung Anfrage-Caching Abkürzungsverzeichnis Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis...560