Entwurfsaufgabe Phasenmodell Konzeptioneller Entwurf ER-Abbildung auf andere Datenbankmodelle Datendefinitionssprachen

Transkript

1 4. Datenbankentwurf Entwurfsaufgabe Phasenmodell Konzeptioneller Entwurf ER-bbildung auf andere Datenbankmodelle Datendefinitionssprachen VL Datenbanken I 4 1 Entwurfsaufgabe nforderungen an Entwurfsprozeß Informationserhalt Konsistenzerhaltung Redundanzfreiheit Vollständigkeit bezüglich nforderungsanalyse Konsistenz des eschreibungsdokuments usdrucksstärke, Verständlichkeit des benutzten Formalismus Formale Semantik der eschreibungskonstrukte Lesbarkeit der Dokumente Weitere Qualitätseigenschaften: Erweiterbarkeit, Modularisierung, Wiederverwendbarkeit, Werkzeugunterstützung etc. VL Datenbanken I 4 2 Phasenmodell nforderungsanalyse konzeptioneller Entwurf Verteilungsentwurf logischer Entwurf Datendefinition physischer Entwurf Implementierung & Wartung VL Datenbanken I 4

2 nforderungsanalyse Vorgehensweise: Sammlung des Informationsbedarfs in den Fachabteilungen Ergebnis: informale eschreibung (Texte, tabellarische ufstellungen, Formblätter, usw.) des Fachproblems Trennen der Information über Daten (Datenanalyse) von den Information über Funktionen (Funktionsanalyse) Klassischer D-Entwurf: nur Datenanalyse und Folgeschritte Funktionsentwurf: siehe Methoden des Software Engineering VL Datenbanken I 4 4 Konzeptioneller Entwurf erste formale eschreibung des Fachproblems, Sprachmittel: semantisches Datenmodell, z.. erweitertes ER-Modell Vorgehensweise: Modellierung von Sichten z.. für verschiedene Fachabteilungen nalyse der vorliegenden Sichten in ezug auf Konflikte Integration der Sichten in ein Gesamtschema Ergebnis: konzeptionelles Gesamtschema, z.. (E)ER-Diagramm VL Datenbanken I 4 5 Konflikte Namenskonflikte: Homonyme / Synonyme Homonyme: Schloß; Kunde Synonyme: uto, KFZ, Fahrzeug Typkonflikte: verschiedene Strukturen für das gleiche Element Wertebereichskonflikte: verschiedene Wertebereiche für ein Element edingungskonflikte: z.. verschiedene Schlüssel für ein Element Strukturkonflikte: gleicher Sachverhalt durch unterschiedliche Konstrukte ausgedrückt VL Datenbanken I 4 6

3 Verteilungsentwurf sollen Daten auf mehreren Rechnern verteilt vorliegen, muß rt und Weise der verteilten Speicherung festgelegt werden z.. bei einer Relation KUNDE (KNr, Name, dresse, PLZ, Konto) horizontale Verteilung: KUNDE_1 (KNr, Name, dresse, PLZ, Konto) where PLZ < KUNDE_2 (KNr, Name, dresse, PLZ, Konto) where PLZ >= vertikale Verteilung (Verbindung über KNr ttribut): KUNDE_dr (KNr, Name, dresse, PLZ) KUNDE_Konto (KNr, Konto) VL Datenbanken I 4 7 Logischer Entwurf Sprachmittel: Datenmodell des ausgewählten Realisierungs -DMS z.. relationales Modell Vorgehensweise: 1. (automatische) Transformation des konzeptionellen Schemas z.. ER relationales Modell 2. Verbesserung des relationalen Schemas anhand von Gütekriterien (Normalisierung, siehe Kapitel 6): Entwurfsziele: Redundanzvermeidung,... Ergebnis: logisches Schema, z.. Sammlung von Relationenschemata VL Datenbanken I 4 8 Datendefinition Umsetzung des logischen Schemas in ein konkretes Schema Sprachmittel: DDL und DML eines DMS z.. Ingres, Oracle Datenbankdeklaration in der DDL des DMS Realisierung der Integritätssicherung Definition der enutzersichten VL Datenbanken I 4 9

4 Physischer Entwurf Ergänzen des physischen Entwurfs um Zugriffsunterstützung bzgl. Effizienzverbesserung, z.. Definition von Indexen (Indizes) Sprachmittel: Speicherstruktursprache SSL VL Datenbanken I 4 10 Implementierung und Wartung Phasen der Wartung, der weiteren Optimierung der physischen Ebene, der npassung an neue nforderungen und Systemplattformen, der Portierung auf neue Datenbank-Management- Systeme etc. VL Datenbanken I 4 11 Objektorientierte Entwurfsmethoden Integration von Funktions- und Strukturbeschreibung in Objektbeschreibungen Strukturbeschreibung analog OODM abstrakte Ereignisse / Methoden zur Funktions- / Verhaltensmodellierung VL Datenbanken I 4 12

5 Phasenbegleitende Methoden Validationsmethoden: Verifikation: Der formale eweis etwa von Schemaeigenschaften Prototyping: beispielhaftes rbeiten mit der Datenbank vor der endgültigen Implementierung Validation mit Testdaten: Überprüfung der Richtigkeit des Entwurfs anhand von realen oder künstlichen Testdaten VL Datenbanken I 4 1 ER-bbildung Erster Teilschritt des logischen Datenbankentwurfs bbildung von ER-Modell auf Relationenmodell Vorgehensweisen: Transformation nach Faustregeln manuell automatische Transformation Ziel: kapazitätserhaltende bbildung VL Datenbanken I 4 14 Kapazitätserhöhende bbildung E 1 R E 2 R = {, } R = {, } K = { { } } K = { { }, { } } Kapazitätserhöhend Kapazitätserhaltend VL Datenbanken I 4 15

6 Kapazitätsvermindernde bbildung E 1 R E 2 R = {, } R = {, } K = { { } } K = { {, } } Kapazitätsvermindernd Kapazitätserhaltend VL Datenbanken I 4 16 bbildung auf das relationale Modell Entity-Typen und eziehungstypen Relationenschemata ttribute ttribute des Relationenschemas Schlüssel werden übernommen Kardinalitäten der eziehungen Wahl der Schlüssel Relationenschemata von Entity- und eziehungstypen können eventuell miteinander verschmolzen werden Einführung diverser Fremdschlüsselbedingungen VL Datenbanken I 4 17 bbildung ER-Schema nach RDM ER-Konzept wird abgebildet auf relationales Konzept Entity-Typ E i Relationenschema R i ttribute von E i ttribute von R i Primärschlüssel P i Primärschlüssel P i eziehungstyp Relationenschema ttribute: P 1, P 2 dessen ttribute weitere ttribute 1 : n P 2 wird Primärschlüssel der eziehung 1 : 1 P 1 und P 2 werden Schlüssel der eziehung m : n P 1 P 2 wird Primärschlüssel der eziehung IST-eziehung R 1 erhält zusätzlichen Schlüssel P 2 E 1, E 2: an eziehung beteiligte Entity-Typen, P 1, P 2: deren Primärschlüssel, 1 : n-eziehung: E 2 ist n-seite, IST-eziehung: E 1 ist speziellerer Entity-Typ VL Datenbanken I 4 18

7 bbildung von Entity-Typen Entity-Typ Relationenschema mit allen ttributen des Entity-Typs mehrere Schlüssel vorhanden uswahl eines Primärschlüssels VL Datenbanken I 4 19 bbildung von eziehungstypen eziehungstyp Relationenschema mit allen ttributen des eziehungstyps + Primärschlüssel der beteiligten Entity-Typen uswahl der Schlüssel (hier für binäre eziehungen) m:n-eziehung: eide Primärschlüssel werden Schlüssel 1:n-eziehung: Der Primärschlüssel der n-seite (bei der funktionalen Notation die Seite ohne Pfeilspitze) wird Schlüssel 1:1-eziehung: eide Primärschlüssel werden je ein Schlüssel, einer wird Primärschlüssel Dies gilt bei optionalen eziehungen ([0,_]) VL Datenbanken I 4 20 Verschmelzen von Relationenschemata ei zwingenden eziehungen ([1,_]) 1:n-eziehung: das Entity-Relationenschema der n- Seite kann in das Relationenschema der eziehung integriert werden 1:1-eziehung: beide Entity-Relationenschemata können in das Relationenschema der eziehung integriert werden VL Datenbanken I 4 21

8 1:1-eziehung Professor hat Lehrstuhl Professoren mit den ttributen PNr und Stufe, Lehrstuehle mit den beiden ttributen Lehrstuhlbezeichnung und Planstellen und Hat_Lehrstuhl mit den Primärschlüsseln der beiden beteiligten Entity-Typen jeweils als Schlüssel dieses Schemas, also PNr und Lehrstuhlbezeichnung VL Datenbanken I 4 22 uswirkung von [1,1]-Kardinalitäten [1,1]:[1,1]-eziehung Professoren PNr Lehrstuhlbezeichnung Stufe Planstellen 4711 Datenbank- und Informationssysteme C Datenbanken und Informationssysteme C4 5 [0,1]:[1,1]-eziehung: Lehrstühle können unbesetzt bleiben Professoren PNr Lehrstuhlbezeichnung Stufe Planstellen 4711 Datenbank- und Informationssysteme C Datenbanken und Informationssysteme C4 5 Rechnernetze 2 dann besser zwei Relationenschemata VL Datenbanken I 4 2 n:m-eziehung Professor prüft Student Professoren mit den ttributen PNr und Stufe Studenten unter anderem mit den ttributen Matrikelnummer und Studienfach Prueft mit den Primärschlüsseln der beteiligten Entity- Typen zusammen als Primärschlüssel dieses Schemas, also {PNr, Matrikelnummer} Fremdschlüssel? VL Datenbanken I 4 24

9 IST-eziehung kein eigenes Relationenschema im Relationenschema des spezielleren Entity-Typs zusätzlich der Primärschlüssel des allgemeineren Entity- Typs Person Mitarbeiter Student Professor VL Datenbanken I 4 25 IST-eziehung II Mitarbeiter mit ngnr als Schlüssel. Zusätzlich Primärschlüssel PNr von Personen geerbt. Entscheidung für PNr als Primärschlüssel Professoren: PNr wird von Mitarbeiter vererbt Studenten mit ttribut Matrikelnummer (Schlüssel). uswahl zwischen lokalem Schlüssel und geerbtem Schlüssel PNr VL Datenbanken I 4 26 Komplexere eispiele: 1:n-eziehung uchexemplar von uch uch_exemplare mit dem ttribut Inventarnr uecher u.a. mit den ttributen ISN und Titel von mit dem Primärschlüssel der n-seite uch_exemplare als Primärschlüssel dieses Schemas Relationenschema uch_exemplare kann mit dem Relationenschema von verschmolzen werden (zwingende eziehung) VL Datenbanken I 4 27

10 Rekursive eziehungen Vorlesung Voraus Umbenennung der übernommenen Primärschlüssel VL Datenbanken I 4 28 Mehrstellige eziehungen Professor empfiehlt Vorlesung uch VL Datenbanken I 4 29