Anwendungsorientiertes D B-Archivieren

Transkript

1 Anwendungsorientiertes D B-Archivieren

2 Springer Berlin Heidelberg New York Barcelona Budapest Hongkong London Mailand Paris Santa Clara Singapur Tokio

3 Axel Herbst Anwendungsorientiertes DB-Archivieren Neue Kortzepte zur Archivierung in Datenbanksystemen Mit 33 Abbildungen, Springer

4 Dr.-Ing.Axel Herbst Neuenheimer LandstraBe 50 D Heidelberg Vom Fachbereich Informatik der Universitat Kaiserslautern genehmigte Dissertation»Anwendungsorientiertes DB-Archivieren. Neue Konzepte zur Archivierung von Daten in Datenbanksystemen". ISBN-13: e-isbn-13: DOl: / Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Herbst, Axel: Anwendungsorientiertes DB-Archivieren: neue Konzepte zur Archivierung in Datenbanksystemen 1 Axel Herbst. - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Budapest; Hongkong; London; Mailand; Paris; Santa Clara; Singapur; Tokio: Springer, 1997 ISBN-13: Dieses Werk ist urheberrechtlich geschtitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der VervieWiltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine VervieWiltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung znlassig. Sie ist grundsatzlich vergfitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Stratbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1997 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1997 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dab solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dfirften. Umschlaggestaltung: Kfinkel + Lopka, Heidelberg Satz: Reproduktionsfertige Vorlagen yom Autor SPIN: / Gedruckt auf saurefreiem Papier

5 Meinen Eltern gewidmet

6 Vorwort Diese Arbeit entstand in einem nicht alltaglichen Umfeld: In meiner Doppelrolle als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich Informatik der Universitat Kaiserslautern (AG Datenverwaltungssysteme) und als von der IBM Deutschland Informationssysteme GmbH geforderter Doktorand konnte ich Industrieerfahrung sammeln und gleichzeitig meinen Forschungsschwerpunkt auf Datenbankarchivierung legen. Dies geschah zum wei taus grobten Teil zwischen 1993 und 1996 im Kollegenkreis des Instituts fiir Datenbanken und Software-Engineering am Wissenschaftlichen Zentrum der IBM in Heidelberg (WZH). Mein herzlicher Dank gilt meinem Doktorvater Herrn Prof. Dr. T. Harder fiir das Mittragen und die Fokussierung der Themenstellung sowie fiir seine Diskussionsfreude und hilfreiche Kritik, die ich als "fernbetreuter" Mitarbeiter urn so mehr zu schatz en wubte. Ebenso ist es mir ein Bediirfnis, mich bei Herrn Prof. Dr. K. Kiispert zu bedanken, der auf vielfaltige Weise zum Zustandekommen und zur Ausrichtung meiner Arbeit sowie zu meiner Motivation beigetragen hat - als Manager am WZH, als fachlicher Gesprachspartner und schlieblich als zweiter Berichterstatter. Auch das Wohlwollen, das ich von anderen Seiten des IBM-Managements erfahren habe, war mir wichtig. Hier danke ich speziell den Herren G. Mose und H. von der Goltz. Einen nachhaltigen EinfluB auf meine Fachlaufbahn und die vorliegende Arbeit nahmen ehemalige und derzeitige Kollegen, insbesondere Herr Prof. Dr. V. Brosda und Herr Dr. F. Leymann. Fiir das angenehme Arbeitsklima und viele wertvolle Anregungen danke ich Herrn Dr. J. Erb und Herrn Dr. H. J. Renger sowie meinen WZH-Mitstreitern, allen voran den Herren P. Pistor, Dr. N. Siidkamp, J. Giinauer und Dr. N. Runge. Herr Dr. B. Miiller war als personliche "IffiTEX-Hotline" unverzichtbar. Fiir fruchtbare Diskussionen und die Zusammenarbeit in verschiedenen Projekten danke ich auch zahlreichen Freunden und Kollegen auberhalb der IBM, darunter: Dr. B. Malle, Dr. W. Kafer, U. Nink, Dr. H. Liihrsen, Dr. P. Baumann, R. Schaarschmidt und W. Roder. Nicht vergessen mochte ich Herrn Rechtsanwalt Dr. 1. Geis, der mir bei den juristischen Aspekten des elektronischen Archivierens zur Seite stand. Unterstiitzung erhielt ich weiterhin durch tiichtige Diplomanden: Ohne Herrn A. Primbs, Frau C. Farrenkopf und Herrn K.-R. Wind ware die pro-

7 Vlll Vorwort totypische Abrundung memer Arbeit nicht in diesem Zeitrahmen moglich gewesen. Ein grobes Dankeschon geht an meine liebe Astrid, die nicht nur mit bewundernswertem Verstandnis fur den moralischen Beistand sorgte, sondern auch mehr tiber SDAI und log-strukturierte Tertiarspeichersysteme gelesen hat, ais man es seiner Freundin und einer Nichtinformatikerin zumuten sollte. AbschlieBend mochte ich Herrn Dr. H. Wossner und dem Team des Springer-Verlags fur die gute Zusammenarbeit herzlich danken. Heidelberg, im Januar 1997 Axel Herbst

8 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Umfeld und Einordnung der Arbeit Vorgehensweise..._: Einfiihrung in die Archivierungsthematik Griinde fur das Archivieren von Daten Dokumentationszwecke Rechtsvorschriften Wiederverwendung Systementlastung Exemplarische Anforderungen aus der Fahrzeugindustrie Verbreitete Archivierungstechniken Archivierung auf nichtelektronischen Medien Elektronische Archivierung mit dedizierten Systemen Sonstige elektronische Archivierungstechniken Fazit mit Ausblick auf Langzeitarchivierung Archivierungskonzepte in Verbindung mit DBS Grundlegendes zu DBS...," Transaktions- und Fehlermodell Datendefinition und -manipulation in RDBS und ODBS Herkommliche Unterstiitzung der Archivierung in DBS DB-Backup EXPORT/IMPORT-Funktionalitat SchluBfolgerung Anwendungsorientiertes DB-Archivieren

9 x Inhaltsverzeichnis Definition Archivierungs- und Nutzungsmodelle M1-M M1: abgeschlossener Kontext M2: nicht abgeschlossener Kontext j grobe Granularitat M3: offener Kontext j feine Granularitat Verwandte Ansatze Codds Vorschlag fur Archivierung in RDBS Konzepte in erweitert-relationalen DBS Ansatze in ODBS Klassifikation von anwendungsorientiertem DB-Archivieren Funktionale Klassifikation... ~ Implementierungstechnische Klassifikation SQL-Spracherweiterungen Spracherweiterungen fur "integriertes Archiv" Implizites Auslagern Explizites Auslagern Wiedereinlagerung archivierter Daten Durchgriff auf archivierte Daten Spracherweiterungen fur "eigenstandiges Archiv" Bewertung und offene Fragen SDAI-integriertes Archivieren Stellung von EXPRESS und SDAI in und auberhalb von STEP Datenbankrelevante Konzepte von EXPRESS und SDAI EXPRESS als DB-Schemabeschreibungssprache und DDL SDAI in der Rolle einer DML Metadatenschemata von SDAI SDAI-Operationen SDAI-Kritik und -Alternativen EXPRESSjSDAI-Datenbanksysteme EXPRESSjSDAI-DBS vs. STEP-Datenbank Aufbau von EXPRESSjSDAI-DBS

10 Inhaltsverzeichnis xi Realisierungsal ternativen und Implementierungsvarianten SDAI auf RDBS SDAI auf ODBS Unmittelbare SDAI-Erweiterungen zum Archivieren SDAI-Archivierungsgranulate Neue Archivierungsoperationen Auslagerung und Zugriff auf Archiv-Repositories Konflikte beim Archivieren Beriicksichtigung von Referenzen Nichtdisjunkte Schemainstanzen Prototypische Realisierung auf ObjectStore Implementierungsarchitektur des Prototyps Umsetzung der Archivierungsfunktionalitat Neue bzw. erweiterte C++-Klassen Archivierungsmethoden Vergleich mit STEP-Datei-Archivierung Ausblick auf zusatzliche SDAI-Erweiterungen Archivieren auf Tertiarspeicher DBS-Komponenten und Archiv-Manager Klassifikation und Charakterisierung von TerWirspeicher Definition anhand der Speicherhierarchie Optische einschlieblich magneto-optische Platten Magnetbander Platten- und Bandroboter Weitere Entwicklungen Konsequenzen fiir datenbankverwalteten Archivspeicher Einsatz eines log-strukturierten Tertiarspeichersystems (LTS) Historie und Prinzip log-strukturierter Datenorganisation Grundziige eines LTS Leistungsverhalten von LTS Prototypische Integration eines LTS in Postgres Erweiterung der Speicherverwaltung von Postgres Kopplung mit dem LTS-Prototyp

11 XII Inhaltsverzeichnis 7. Resiimee Ergebnisse der Arbeit Ausblick Abkiirzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Literaturverzeichnis