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1 _Kudraß_120x190_43508_Kudraß_RZ :31 Seite Taschenbuch Thomas Kudraß k 50 cmy 50 29,99 [D] 30,90 [A] k 70 ISBN ECI/bvdm GrayCon M v2 FOGRA39 ECI/bvdm GrayCon M v2 FOGRA Bg 1 Hanser Kudrass_TB_Datenbanken - UeZ Bg 1 Einzelform Aufriss Cyan Magenta Yellow Black Hanser Image Control Strip Calibrated and screened per job settings Version 2.0 European std. Staccato 25 Horizontal Part Number: B Creo Inc. Interpreter: Distiller Resolution: 2400 dpi Pixel Size: 10.6µ Kudrass_TB_Datenbanken < Requested screening 20% 60% < Reference screening Staccato 25, no calibration 2 pixels 3 pixels 4 pixels Star 0% 1% 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 95% 98% 99% 40% 100% 80% Staccato screens: Fogra-Plattenkeil V3B0P-2400dpi Default-Rasterung Messwert: :11:10 -- Feinstrasterung Messwert: 0 VRI 1 pixel Background is requested screening and calibration. Foreground patches are uncalibrated Staccato screens Lizensiert für: Beta-Testphase ECI/bvdm Gray Control Strip (M) FOGRA39 ISO gray balance condition CIELAB black ink Offset on gloss or matt coated paper (PT 1+2) ISO :2004/Amd 1 Reference FOGRA39.txt ( Auflage cmy 30 Kudraß wird ergänzt und aktualisiert durch eine Website: 40 enthält in der 2. Auflage zahlreiche Überarbeitungen, Aktualisierungen und neue Schwerpunkte wie NoSQL 20 eignet sich als kompaktes und gut strukturiertes Nachschlagewerk auch besonders zur Prüfungsvorbereitung my dient dem schnellen Nachschlagen von Fachbegriffen cy vermittelt Datenbankwissen in konzentrierter und übersichtlicher Form aus Anwender- und aus Entwicklerperspektive cm Taschenbuch behandelt neben Grundlagen und Technologien relationaler Datenbanken auch darüber hinausgehende Entwicklungen wie objektorientierte und XMLErweiterungen sowie Geo- und Multimedia-Datenbanken Datenbanken cmy gibt einen fachlich fundierten Überblick über die Grundlagen und Anwendungen von Datenbanken und spannt den Bogen über Datenbankentwurf, die Anfragesprache SQL bis zu Anwendungs- und Webprogrammierung, Implementierungstechniken, verteilte Datenbanken und Business Intelligence Taschenbuch k 30 Datenbanken wendet sich an Studierende von Universitäten, Hochschulen und Berufsakademien sowie an Softwareingenieure und Praktiker der Informationstechnik 80 Das Taschenbuch Datenbanken cmy 70 cmy 70 k 70 cmy 50 k 50 cmy 30 k 30 cmy cm cy my ECI/bvdm Gray Control Strip (M) FOGRA39 ISO gray balance condition CIELAB black ink Offset on gloss or matt coated paper (PT 1+2) ISO :2004/Amd 1 Reference FOGRA39.txt ( Datenbanken Thomas Kudraß Grad

2 XML Schema SQL (DCL) SQL (DML) ERM Datenkontrolle Datenmanipulation XQuery Datendefinition Datenanfrage 11 SQL (DDL) SQL (DQL) Semantisches Modell Data Warehouse Sprachen Modelle Data Mining Technologien Datenbanken Multimedia-DB Geo-DB Schnittstellen Legende : Themengebiet Konzept Konzept Schemaarchitektur Anwendungsarchitektur Kapitel-Nr. Datenbanksystemarchitektur & Implementierungstechniken Verteilte Systemarchitektur n Produkte Objektmodell Programmiersprache HTML 6 11 XML Web JSON Architekturen Datenbankmodell Relationenmodell XML NoSQL 12 Überblick Java ABAP 6 Embedded SQL 5 Webservice 6

3 1 Datenbanken: Grundlagen und Überblick 19 2 Informationsmodellierung 44 3 Relationales Datenmodell 67 4 Die Datenbanksprache SQL 99 5 Datenbank-Anwendungsprogrammierung Datenbanken im Web Komponenten eines Datenbankmanagementsystems Dateiorganisation und Indexe Optimierung von Datenbanken und Leistungsbewertung Objektrelationale Datenbanken XML und Datenbanken NoSQL-Datenbanksysteme Verteilte und föderierte Datenbanksysteme Data Warehouse Data Mining Multimedia-Datenbanken Geodatenbanken 499

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5 Kudraß Taschenbuch Datenbanken

6 Herausgeber Prof. Dr. Thomas Kudraß, Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Autoren Prof. Dr. Thomas Brinkhoff Jade Hochschule Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth Prof. Dr. Olaf Herden Duale Hochschule Baden-Württemberg Stuttgart, Campus Horb Prof. Dr. Harm Knolle Hochschule Bonn-Rhein-Sieg Prof. Dr. Thomas Kudraß Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Prof. Dr. Klaus Meyer-Wegener Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr. Thomas Rakow Fachhochschule Düsseldorf Prof. Dr. Norbert Ritter Universität Hamburg Prof. Dr. Kai-Uwe Sattler Technische Universität Ilmenau Prof. Dr. Petra Sauer Beuth Hochschule für Technik Berlin Prof. Dr. Bernhard Schiefer Hochschule Kaiserslautern, Campus Zweibrücken Dr. Harald Schöning Software AG Darmstadt Prof. Dr. Uta Störl Hochschule Darmstadt Dr. Can Türker Functional Genomics Center Zürich

7 Taschenbuch Datenbanken 2., neu bearbeitete Auflage herausgegeben von Thomas Kudraß Mit 163 Bildern und 30 Tabellen Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag

8 Alle in diesem Buch enthaltenen Programme, Verfahren und elektronischen Schaltungen wurden nach bestem Wissen erstellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund ist das im vorliegenden Buch enthaltene Programm-Material mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autor und Verlag übernehmen infolgedessen keine Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieses Programm-Materials oder Teilen davon entsteht. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. ISBN E-Book-ISBN Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung mit Ausnahme der in den 53, 54 URG genannten Sonderfälle, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. c 2015 Carl Hanser Verlag München Internet: Lektorat: Franziska Jacob, M. A. Herstellung: Der Buchmacher, Arthur Lenner, München Satz: Satzherstellung Dr. Naake, Brand-Erbisdorf Coverrealisierung: Stephan Rönigk Druck und Bindung: Kösel, Krugzell Printed in Germany

9 Vorwort Informationen sind der Rohstoff des Informationszeitalters, in dem wir heute leben. Der größte Teil davon wird auf digitalen Medien gespeichert, wobei Datenbanksysteme zur Verwaltung der Inhalte eine zentrale Rolle spielen. Datenbanken bilden quasi das Rückgrat von Informationssystemen in allen Bereichen oft gar nicht sichtbar für den Endanwender. So ist es nicht verwunderlich, dass sich das Fach Datenbanken in den letzten Jahren als Kerndisziplin der Informatik etabliert hat, zugleich aber auch immer stärker in die Ausbildung anderer Berufe eingeflossen ist. Das Taschenbuch Datenbanken erscheint in der bekannten Taschenbuchreihe des Fachbuchverlags Leipzig, von dem auch die Anregung für ein solches Buch kam. Das gesamte Buch ist als Nachschlagewerk für das heutzutage etablierte Wissen im Fach Datenbanken konzipiert. Grundlegende Fakten und Zusammenhänge werden in kompakter und übersichtlicher Form dargestellt. Alle Begriffe sind darüber hinaus in einem umfangreichen Sachwortverzeichnis zu finden. An vielen Stellen gibt es Querverweise und Empfehlungen zu weiterführender Literatur. Im Taschenbuch werden die wichtigsten theoretischen Grundlagen von Datenbanken behandelt, zugleich aber auch eine Vielzahl von Technologien, die Bestandteil moderner Datenbanksysteme sind. Angesichts des begrenzten Umfangs konnten dabei nicht alle Themen berücksichtigt werden, insbesondere wenn sie noch Gegenstand der Forschung sind. Das Buch ist in 17 Kapitel gegliedert. Die Kapitel 1 bis 6 dienen vor allem dem Einstieg in das Gebiet und beinhalten Grundlagenwissen über den Datenbankentwurf und die Entwicklung von Datenbankanwendungen. Dabei wird der Datenbanksprache SQL breiter Raum eingeräumt, ebenso der Verbindung von Web und Datenbanken. Die Kapitel 7 bis 9 behandeln die interne Arbeitsweise von Datenbanksystemen, deren Verständnis für die Datenbankoptimierung und -administration notwendig ist. Die Kapitel 10 bis 13 beinhalten Basistechnologien, die für den fortgeschrittenen Datenbanknutzer interessant sind, z. B. objektrelationale und XML-Datenbanken. Zunehmende Bedeutung in Unternehmen erlangt auch die Verteilung und Integration von Datenbanken, so dass diesem Thema ein gesondertes Kapitel gewidmet ist. Die Kapitel 14 bis 17 behandeln Datenbanktechnologien, wie sie in speziellen Informationssystemen genutzt werden. So werden Data Warehouse und Data Mining als Basis entscheidungsunterstützender Systeme dargestellt. Multimediale Daten und Geodaten unterscheiden sich

10 6 Vorwort zur 2. Auflage gegenüber klassischen Daten und werden deshalb in eigenen Kapiteln beschrieben. Die Idee des Buches besteht darin, vor allem allgemeingültige Konzepte und Technologien darzustellen, nicht aber Produkte einzelner Anbieter. Aufgrund der weitgehenden Standardisierung von Sprachen und Schnittstellen bildet das im Buch präsentierte Wissen eine solide Grundlage zum Verständnis herstellerspezifischer Systeme. Somit eignet es sich für jeden an Datenbanken interessierten Leser: ob Student, Praktiker oder Quereinsteiger. Für weiterführende Informationen und Aktualisierungen sei noch auf die zugehörige Webseite verwiesen. Als Herausgeber möchte ich mich ganz herzlich bei allen Autoren bedanken, die zu den einzelnen Kapiteln ihr spezielles Fachwissen beigetragen haben. Mein besonderer Dank geht an Erika Hotho und Franziska Kaufmann vom Fachbuchverlag Leipzig für die hervorragende Betreuung und die stets angenehme Zusammenarbeit, ebenso an PTP-Berlin für das gelungene Layout. Danken möchte ich auch Hans-Peter Leidhold und Dörte König für Korrekturhinweise zum Manuskript. Gleichfalls ein Dank an Pieter Hauffe für seine Unterstützung bei der technischen Vorbereitung des Buchprojekts. Ich hoffe, dass das Buch für den Leser zu einer wertvollen Hilfe im Begriffsdschungel der Datenbankwelt wird. Anregungen, Verbesserungsvorschläge oder Kritik werden jederzeit gern entgegengenommen. Leipzig, im August 2007 Vorwort zur 2. Auflage Thomas Kudraß In dieser 2. Auflage wurden die Ausführungen überarbeitet und aktuelle Entwicklungen aus dem Bereich Big Data aufgegriffen. NoSQL-Datenbanken, Column Stores in Data-Warehouse-Systemen und Cloud-Datenbanken sind dabei einige der neuen Themen, die ins Buch aufgenommen wurden. Ein Dank gilt den Rezensenten der Erstauflage, von denen zahlreiche Hinweise berücksichtigt wurden. Ebenso möchte ich mich herzlich für die angenehme Zusammenarbeit bedanken: bei Franziska Jacob vom Fachbuchverlag Leipzig, bei Arthur Lenner und Dr. Steffen Naake, die für Lektorat, Herstellung und Satzlegung verantwortlich waren. Kommentare zu dieser 2. Auflage werden wiederum gern entgegengenommen. Leipzig, im Januar 2015 Thomas Kudraß

11 Inhaltsverzeichnis 1 Datenbanken: Grundlagen und Überblick Dateien und Dateisysteme Terminologie Merkmale eines DBMS Aufgaben eines DBMS Vorteile des Datenbankeinsatzes Nachteile von Datenbanksystemen Produkte Architektur eines Datenbanksystems Architekturen Schemaarchitektur Datenbankschema Drei-Ebenen-Architektur Datenunabhängigkeit Benutzerrollen bei Entwurf und Betrieb von Datenbanken Datenbanken und Informationssysteme Fachgebiet Datenbanken im Überblick Themenbereiche und Zusammenhänge Einordnung des Fachs innerhalb der Informatik Historische Entwicklung Frühzeit Prärelationale DBMS Durchbruch der relationalen Datenbanken Neue Anwendungsfelder für Datenbanken Neuzeit Datenbanken in der Forschung Fachverbände Aktuelle Forschungstrends Informationsmodellierung Datenbankentwurf Phasenmodell Anforderungsanalyse Konzeptioneller Entwurf Logischer Entwurf Datendefinition Physischer Entwurf Implementierung und Wartung Grundlagen des Entity-Relationship-Modells (ERM) Semantische Datenmodelle Grundkonzepte des klassischen ERM Konzepte auf der Instanzebene

12 8 Inhaltsverzeichnis Konzepte auf der Typebene Rollenmodellierung Kardinalitäten von Beziehungstypen Kardinalitäten im klassischen ERM Intervalle und Komplexitätsgrade Existenzabhängigkeit vs. Optionalität Rekursive und n-äre Beziehungstypen Rekursive Beziehungstypen N-äre Beziehungstypen Attribute Modellierungsbeispiel Erweiterungen des ERM Erweiterungen bei Attributen Generalisierung und Spezialisierung Aggregation Modellierung zeitlicher Aspekte Relationales Datenmodell Konzepte und Grundbegriffe des relationalen Datenmodells Relationen, Tupel, Attribute und Wertebereiche Eigenschaften von Relationen Integritätsbedingungen Grundbegriffe Entitätsintegrität Referenzielle Integrität Begriff Regeln für Fremdschlüssel Gewährleistung der referenziellen Integrität bei kritischen DML-Operationen Abbildung des EERM auf das relationale Datenmodell Problemstellung Abbildungsregeln für Attribute und Entitytypen Abbildungsregeln für Beziehungstypen Abbildungsregeln für die Generalisierung Optimierung von Relationen Problemstellung Anomalien bei DML-Operationen auf Relationen Abhängigkeiten Funktionale Abhängigkeiten Mehrwertige Abhängigkeiten Verbundtreue und Abhängigkeitstreue Normalformenlehre Erste Normalform (1NF) Zweite Normalform (2NF) Dritte Normalform (3NF) Boyce-Codd-Normalform (BCNF) Vierte Normalform (4NF)

13 Inhaltsverzeichnis Fünfte Normalform (5NF) Denormalisierung Operationen der Relationenalgebra Einführung Relationenorientierte Operationen Mengenoperationen Relationenalgebra und relationale Sprachen Relationenkalkül Die Datenbanksprache SQL Grundkonzepte Historie Spezifikationsdokumente Beispieldatenbank Datenbankanfragen Einführende Beispielanfragen Grundgerüst von Anfragen Anfragen mit Aggregatfunktionen Anfragen mit Tabellenfunktionen Anfragen mit Mengenoperationen Anfragen mit Verbundoperationen Verschachtelte Anfragen Rekursive Anfragen Anfragen mit sortierter Ausgabe Datenmanipulation Einfügen von Tabellenzeilen Ändern von Tabellenzeilen Löschen von Tabellenzeilen Zusammenführen von Tabellenzeilen 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 Löschen von Sichten Erzeugen und Löschen von Routinen Prozedurale SQL-Konstrukte Erzeugen von SQL-Routinen Erzeugen von externen Routinen Löschen von Routinen Erzeugen und Löschen von Triggern Erzeugen und Löschen von Sequenzgeneratoren Transaktionssteuerung Transaktionsanweisungen Isolationsebenen Überprüfung von Integritätsbedingungen

14 10 Inhaltsverzeichnis 4.9 Zugriffskontrolle Vergabe von Zugriffsrechten Zurücknahme von Zugriffsrechten Erzeugen und Löschen von Rollen Datenbank-Anwendungsprogrammierung Grundlagen der Datenbank-Anwendungsprogrammierung Impedance Mismatch Einbettungstechniken Einbettungsarten Statische Programmierspracheneinbettung Dynamische Programmierspracheneinbettung Architekturansätze Fat-Client-Architektur Thin-Client-Architektur Thin-Client-Architektur mit Applikationsserver Embedded SQL Grundidee und Architektur Syntax Host-Variablen Das Cursor-Konzept Statische Einbettung Dynamische Einbettung Indikatorvariablen SQLJ Aufrufschnittstellen Überblick SQL/CLI JDBC Treibertypen Verbindung aufbauen Verbindung schließen Transaktionen Leseanweisungen das ResultSet Änderungen Zugriff auf Metadaten Relationale Datenbankprogrammiersprachen Datenbankinterne Ansätze SQL/PSM Benutzerdefinierte Routinen Trigger GL-Programmiersprachen Überblick Beispiel: ABAP Objektrelationale Abbildung Java Persistence API (JPA) Schemaabbildung

15 Inhaltsverzeichnis Datenzugriff Formulieren von Anfragen JDO Java Data Objects Entity Beans Datenbanken im Web Grundlagen des Web Eigenschaften von Webanwendungen Anforderungen Webseiten Dynamische Webseiten Adressierung Kommunikation Datenbankanbindung im Web Architekturen Programmierung Überblick Datenbankanbindung über Datenexport Clientseitige Datenbankanbindung Skripteinbettung Programmeinbettung Weitere Techniken Serverseitige Datenbankanbindung Webseitengeneratoren Skripteinbettung Programmeinbettung Applikationsserver Webservices Komponenten eines Datenbankmanagementsystems Architektur von DBMS Schichtenmodell Prozessarchitektur Pufferverwaltung Notwendigkeit und Aufgabe Speicherzuteilung Seitenersetzung Speicher- und Zugriffssystem Aufgabe Seiten und Sätze Adressierung von Sätzen Anfrageprozessor Basisoperatoren Unäre Operatoren Binäre Operatoren Anfrageplanung und -optimierung Kosten und Statistiken

16 12 Inhaltsverzeichnis 7.5 Transaktionsverwaltung Aufgabe Serialisierbarkeit Sperrverfahren Nicht sperrende Verfahren Recovery Fehlerklassen Recovery-Strategien Logging Wiederanlauf im Fehlerfall Schattenspeicherverfahren Datenbanktechniken für moderne Hardware-Architekturen Dateiorganisation und Indexe Organisation von Dateien Formen der Dateiorganisation Dateiorganisationsformen im Vergleich Basisoperationen Kosten Zugriffsstrukturen Grundlagen von Zugriffsverfahren Eigenschaften von Indexen Baumbasierte Verfahren ISAM-Bäume Balancierte Mehrwegbäume Digitale Bäume Hash-Verfahren Prinzip des Hashing Erweiterbares Hashing Weitere Hash-Verfahren Mehrdimensionale Zugriffsverfahren Mehrdimensionale Baumverfahren Grid-File Clusterung und Partitionierung Clusterung Partitionierung Umsetzung in SQL-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

17 Inhaltsverzeichnis Phase 1.1 Optimierung des Datenbankschemas Konzeptuelles Schema Attribute Tabellen Redundanz Externes Schema Sichten Prozedurale SQL-Erweiterungen Internes Schema Materialisierte Sichten Zugriffspfadstrukturen Phase 1.2 Anwendungsoptimierung Optimierung von Unternehmensfunktionen Optimierung der Anwendung Optimierungen im Mehrbenutzerbetrieb Formulierung von SQL-Anweisungen Phase 2 Hauptspeicheroptimierung Gestaltung des Datenbankpuffers Komponenten des Datenbankpuffers Größe des Datenbankpuffers Blockfüllgrad Schreiben des Datenbankpuffers Sicherungspunkt-Intervalle Protokolldatei Optimierer Statistiken Planhinweise (Hints) Phase 3 Optimierung der Sekundärspeicherzugriffe Zusammenspiel mit dem Betriebssystem Verteilung der Eingabe-/Ausgabelast Verteilung der Daten- und Indexdateien Verteilung der Daten Verteilung der Protokolldatei RAID-Level Optimierung physischer Speicherstrukturen Blockgröße Cluster-Techniken Kompressions-Techniken Reorganisation Leistungsbewertung Transaction Processing Performance Council Vergleichbarkeit der Benchmark-Ergebnisse Objektrelationale Datenbanken Objektorientierte Konzepte Objekte Methoden

18 14 Inhaltsverzeichnis Kapselung Objektidentität Klassen Spezialisierung Objektorientierung in Datenbanken Objektrelationale Standard-SQL-Konzepte Typkonstruktoren Distinct-Typen Strukturierte Typen Methoden Benutzerdefinierte Konstruktoren Benutzerdefinierte Casts Benutzerdefinierte Ordnungen Typisierte Tabellen Typisierte Sichten Objektrelationale Anfragen Anfragen auf Kollektionen Anfragen mit Pfadausdrücken Anfragen mit Methodenaufrufen Anfragen auf flachen Tabellenextensionen Typspezifische Anfragen Anfragen mit temporärer Typanpassung XML und Datenbanken Überblick über XML Der XML-Standard und verwandte Standards XML Schema Anfragesprachen für XML Pfadausdrücke (XPath und XQuery) XQuery XML und relationale Datenbanksysteme Relationale Speicherung von XML SQL/XML Realisierung in kommerziellen Systemen Reine XML-Datenbanksysteme NoSQL-Datenbanksysteme Motivation und Grundbegriffe Klassifikation Key-Value-Datenbanksysteme Datenmodell und Schema Anfragen und Datenmanipulation Einsatzbereiche und Systeme Dokumentenorientierte Datenbanksysteme Datenmodell und Schema Anfragen und Datenmanipulation Einsatzbereiche und Systeme

19 Inhaltsverzeichnis Column-Family-Datenbanksysteme Datenmodell und Schema Anfragen und Datenmanipulation Einsatzbereiche und Systeme Weitere NoSQL-Datenbanksysteme Datenmodellierung Generelle Aspekte der Datenmodellierung in NoSQL-Datenbanksystemen Datenmodellierung für dokumentenorientierte Datenbanken Datenmodellierung für Column-Family-Datenbanken Eingebettete Speicherung in Column-Family-Datenbanksystemen Spaltenfamilien Datenmodellierung für Key-Value-Datenbanken Anwendungsentwicklung mit NoSQL-Datenbanksystemen MapReduce MapReduce-Prinzip MapReduce-Beispiel MapReduce-Frameworks MapReduce-Trends Schema-Management Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Konsistenz Auswahl eines geeigneten Datenbanksystems Kriterienkatalog Performance Polyglotte Persistenz Verteilte und föderierte Datenbanksysteme Überblick, Grundbegriffe, Abgrenzung Verteilte vs. parallele Datenbanksysteme Verteilte vs. föderierte Datenbanksysteme Schemaarchitektur und Entwurf verteilter Datenbanksysteme Fragmentierung Horizontale Fragmentierung Vertikale Fragmentierung Kombinierte Fragmentierung Verteilungstransparenz Vorteile verteilter Datenbanksysteme Transparenzeigenschaften verteilter Datenbanksysteme Verteilte Anfrageverarbeitung Datenlokalisierung Globale Optimierung der Join-Auswertung Transaktionsverwaltung in verteilten Datenbanksystemen Koordination Synchronisation Deadlock-Behandung Synchronisation bei Replikation

20 16 Inhaltsverzeichnis 13.7 Föderierte Datenbanksysteme Autonomie und Heterogenität Architektur föderierter DBS Integrationsprozess Anfrageverarbeitung in föderierten DBS Synchronisation in föderierten DBS Cloud-Datenbanken Cloud Data Management und Big Data Das CAP-Theorem Database as a Service (DBaaS) Skalierbarkeit und Verfügbarkeit Trends Data Warehouse Architektur Datenquellen Back-End-Bereich Monitore Extraktionskomponenten Transformationskomponente Ladekomponente Datenbank Data Warehouse Data Marts Archiv-Datenbank Front-End-Werkzeuge Berichts- und Anfragewerkzeuge OLAP-Werkzeuge Data-Mining-Werkzeuge Sonstige Front-End-Werkzeuge Sonstige Werkzeuge DWS-Manager Metadaten-Repository Multidimensionale Datenmodelle Statische Aspekte Dynamische Aspekte Speicherung und Schemagestaltung Relationale Speicherung Multidimensionale Speicherung Spaltenorientierte Speicherung Erweiterung relationaler Datenbanken Materialisierte Sichten Partitionierung Bitmap-Index SQL-Erweiterungen zum Einfügen Komplexes Gruppieren

21 Inhaltsverzeichnis Star Query Bulk Loader Data Mining KDD-Prozess Clustering Definition und Beispiele Anforderungen und Probleme Verfahren Partitionierende Verfahren Hierarchische Verfahren Dichtebasierte Methoden Assoziationsanalyse Definition und Beispiel Anforderungen und Probleme Verfahren Klassifikation Definition und Beispiele Anforderungen Verfahren Entscheidungsbaum-Klassifikatoren Regelbasierte Klassifikatoren Weitere Verfahren Anomalieentdeckung Definition und Beispiele Anforderungen und Probleme Verfahren Grafische und statistikbasierte Verfahren Distanzbasierte Ansätze Multimedia-Datenbanken Einführung Mediendaten Suche nach Mediendaten Textsuche Bildsuche Audiosuche Videosuche Mediendatentypen Einbettung in Datenbanksysteme Schemastrukturen Anfrageformulierung Einsatz Geodatenbanken Geodaten Eigenschaften von Geodaten Metadaten

22 18 Inhaltsverzeichnis 17.2 Datenschemata Standardisierung ISO Spatial Schema ISO Simple Feature Access Datenschema Datenrepräsentationen ISO/IEC SQL/MM Spatial Räumliche Bezugssysteme EPSG-Bezugssysteme Lineare Bezugssysteme Funktionen Geometrische Funktionen Topologische Prädikate Boolesches Modell Dimensionsmodell Räumliche Anfragen Räumliche Basisanfragen Räumliche Selektion Räumlicher Verbund Nächste-Nachbarn-Anfrage Mehrstufige Anfragebearbeitung Approximationen Räumliche Indexe Grundtechniken Clipping Punkttransformationen Raumfüllende Kurven Überlappende Blockregionen Quadtrees R-Bäume Geodatenbanksysteme Abkürzungsverzeichnis Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis