1. Einführung, Problemstellung und Überblick Rechnernetze

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1 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung, Problemstellung und Überblick Einführung Allgemeine Problemstellungen Problemstellung bei Dezentralisierung Problemstellung bei Integration Formen und Problemstellungen von verteilten Informationssystemen Räumliche Aspekte Konventionell versus mittels verteiltem DBMS realisierte verteilte Informationssysteme Realisierungsformen verteilter DBMSe Zusammenfassung Realisierungsformen Abgrenzung zu verteilten Dateisystemen Client/Server-Anwendungen Aufbau des Buches Rechnernetze Netze und Dienste auf Netzen Netztopologien Lokale Netze Medium Access Control (MAC) - Allgemeines CSMA/CD Token-Passing-Verfahren Leistungsverhalten Early Token Release Weitverkehrsnetze Wegewahl (routing) Das ISO/OSI-Referenzmodell Zusammenfassung 37

2 3. Grundlagen relationaler Datenbanksysteme Relationenalgebra Normalformen Korrekte Zerlegung von Relationen Zusammenfassung von Relationen (Relationensynthese) Speicherung globaler Relationen Vorbemerkungen Partitionierung und Allokation Partitionierungsformen Horizontale Partitionierung Abgeleitete horizontale Partitionierung Vertikale Partitionierung Gemischte Partitionierung Abschließende Bemerkungen Bestimmung geeigneter Partitionen Vorbemerkungen Bestimmung horizontaler Partitionen Bestimmung abgeleiteter horizontaler Partitionen Bestimmung vertikaler Partitionen Physische Verteilung der Daten (Allokation) Allgemeines Mathematisches Modell für nicht-redundante Allokation Mathematisches Modell für redundante Allokation Beispiel für die Bestimmung einer optimalen Allokation Abschließende Bemerkungen Schema-Architekturen verteilter Datenbanksysteme Einführung Homogene, prä-integrierte Datenbanksysteme Heterogene, prä-integrierte Datenbanksysteme Allgemeines zu post-integrierten Systemen Koexistenzproblematik und allgemeine Schema-Architektur Schema-Integration Updates über post-integrierte DB-Schemata Homogene, post-integrierte Datenbanksysteme Heterogene, post-integrierte Datenbanksysteme 116

3 5.6.1 Unterstützung lesender Zugriffe Unterstützung ändernder Zugriffe Schema-Information Realisierung des globalen Katalogs 123 Anfragebearbeitung Allgemeines Formale Grundlagen der Anfragebearbeitung Vorbemerkungen Äquivalenzumformungen Anfragetransformation und -Optimierung (Beispiel) Abschließende Bemerkungen zur Anfragetransformation Transformation von globalen Anfragen in lokale Anfragen Erkennung überflüssiger Teilanfragen Vorüberlegungen Qualifizierte Relationen Ausführung von Teilanfragen Parallele Ausführung bei horizontaler Partitionierung Parallele Ausführung bei vertikaler Partitionierung Ausführung von Änderungsoperationen Horizontal partitionierte globale Relationen Vertikal partitionierte globale Relationen Übertragungskosten und Übertragungsdauer Berechnung von Joins Allgemeines Nested-Loop-Join Sort-Merge-Join Verbundberechnung mittels Semi-Join Verbundberechnung mittels Hashfilter Abschließende Bemerkungen zur Join-Berechnung Bestimmung einer optimalen Ausführungsstrategie Relationsprofil Berechnung des Relationsprofils von Ergebnisrelationen Bewertung und Vergleich von Ausführungsplänen 178 Globale Transaktionen Begriff der Transaktion 185

4 7.2 Globale und lokale Transaktionen Formen entfernter Programm- und Transaktionsausführung Entfernter Programmaufruf Entfernte Ausführung einer Transaktion Entfernt ausgeführte Teiltransaktionen Verteilte Transaktionen Korrekte parallele Ausführung globaler Transaktionen Korrekte Transaktionsausführung im zentralen Fall Korrekte Transaktionsausführung im verteilten Fall Transaktionsaufrufstrukturen Freigabe von Änderungen, Commit-Protokolle Zwei-Phasen-Commit-Protokoll (2PC-Protokoll) Verhalten bei Knotenausfällen Presumed-Abort-/ Presumed-Commit-2PC-Protokoll Weiterführende Transaktionskonzepte Geschlossen-geschachtelte Transaktionen Offen-geschachtelte Transaktionen Synchronisationsverfahren Sperrverfahren Optimistische Synchronisationsverfahren Andere Synchronisationsverfahren Erkennung und Auflösung von Verklemmungen Zentralisierte Suche nach Verklemmungen Dezentrale Suche nach Verklemmungen Abschließende Bemerkungen zur verteilten Deadlocksuche Replikationsverfahren Motivation Grundsätzliche Problemstellungen und Vorgehensweisen Read-One-Write-All-Verfahren (ROWA-Verfahren) Kopien-Update-Strategien Strategien für den Fehlerfall Synchronisation von Updatetransaktionen Behandlung von Lesetransaktionen Ausgewählte Verfahren Primary Copy 252

5 9.3.2 Majority Consensus Dynamic Voting Tree Quorum Reconfigurable Tree Quorum Data Patches Semantikbasiertes Replikationsmanagement Abschließende Bemerkungen Recovery Kurzzeit-Recovery (Crash-Recovery) Langzeit-Recovery (Media-Recovery) Strikt-synchronisierte lokale Sicherungspunkte Lose-synchronisierte lokale Sicherungspunkte Nicht-synchronisierte lokale Sicherungspunkte Client/Server-Anwendungen Allgemeines Das Client/Server-Modell Architekturaspekte Verteilte Präsentation Entfernter Datenbankzugriff Verteilte Applikationsfunktion Basistechnologien Remote Procedure Call (RPC) Systemeinbettung: Prozesse und Threads Kommunikationsdienste Autorisierung, Authentifizierung und geschützte Übertragung Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Remote Database Access (RDA) TP-Monitore Technisch/wissenschaftliche Anwendungen Allgemeines Problemstellung (am Beispiel einer Robotik-Anwendung) Zugriff auf komplexe Objekte Kooperative Objektbearbeitung Lange Transaktionen Abschließende Bemerkungen 321

6 12. Zusammenfassung und Ausblick 323 «.Literatur Lösungen zu den Übungsaufgaben 335 Anhang A: Programm zur Bestimmung der optimalen Allokation 383 Anhang B: Transaktionsabhängigkeitsgraph 389 Anhang C: Topologische Knotensortierung 391 Anhang D: Deadlocksuche 393 Anhang E: Deklaration von Triggern 399 Anhang F: Prozeßerzeugung und -Überlagerung in UNIX.401 Anhang G: Stream-Verbindung 403 Anhang H: Datagram-Verbindung 405 Index 407