Datenbanken. Prof. Dr. Bernhard Schiefer.

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1 Datenbanken Prof. Dr. Bernhard Schiefer

2 Wesentliche Inhalte Begriff DBS Datenbankmodelle Datenbankentwurf konzeptionell, logisch und relational Datendefinition und Datenmanipulation mit SQL Architektur und Implementierung von (DB-)Anwendungen 1-2 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

3 Weitere Aspekte Realisierung von Datenbanksystemen Architekturmodelle Anfrageverarbeitung Datenverwaltung RZ-Organisation Sicherer, performanter Betrieb von Servern und Netzwerk Backup, Recovery rechtliche Aspekte Welche Daten dürfen/müssen gespeichert werden? Wann müssen Daten gelöscht werden? 1-3 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

4 Literatur R. Elmasri, S.B. Navathe: Grundlagen von Datenbanksystemen Saake, Sattler, Heuer: Datenbanken: Konzepte und Sprachen T. Kudraß (Hrsg.): Taschenbuch Datenbanken, Hanser 1-4 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

5 Datenbank-Anwendungen 1-5 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

6 Möglichkeiten der Datenverwaltung Ohne EDV Verwaltung der Daten auf Papier in Akten EDV-gestützt ohne spezielle Software Verwaltung in Dateien Mit spezieller Software zur Unterstützung bei Suche und Pflege: Einsatz eines Datenbanksystems 1-10 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

7 Dateisystem Dateien Leicht änderbar Jedoch: Beliebige Änderungen sind möglich Nur der Anwender weiß, ob die Eingaben (z.b ) korrekt sind oder nicht Änderungen sind später nicht mehr nachvollziehbar Durchsuchen ist möglich - aber umständlich - bei großen Datenbeständen ineffizient i.d.r. hohe Redundanz Um effizient suchen zu können, werden Daten doppelt gehalten z.b. nach unterschiedlichen Kriterien sortiert Gleichzeitiges Ändern durch mehrere Benutzer führt zu Fehlern Hohe Daten-Programm-Abhängigkeit 1-11 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

8 Was ist ein Datenbanksystem? Menge strukturierter Daten nur den Regeln entsprechende Daten können gespeichert werden Software zur Verwaltung Anfragesprache Datensicherung Zugriffssynchronisation Katalog (Data Dictionary) Benutzerverwaltung 1-12 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

9 Begriffe Datenbank (DB) die zu verwaltenden Daten Datenbank-Management-System (DBMS) Software zur Verwaltung der Daten Datenbanksystem (DBS) DBS = DBMS + DB 1-13 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

10 DBS Architektur ANSI/X3/SPARC 3-Ebenen Architektur Externe Sicht 1 Externe Sicht 2... Externe Anwendungsentwickler Sicht n konzeptuelles Schema DB-Entwickler internes Schema DB-Administrator physische DB 1-14 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

11 Merkmale eines DBS Datensicherheit Schutz vor Verlust und Zerstörung Datenschutz Schutz vor unberechtigtem Zugriff Datenkonsistenz Schutz vor fehlerhaften Änderungen Datenunabhängigkeit von Plattform und physischer Organisation Zugriffssynchronisation 1-15 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

12 Datensicherheit Schutz gegen Zerstörung der Daten durch z.b. Plattencrash Stromausfall Betriebssystemfehler Rücksetzmöglichkeit bei Anwendungsfehlern Mechanismen zum Wiederherstellen eines konsistenten Datenbestandes sind erforderlich Das bedeutet z.b.: Nach Absturz durch HW-Fehler muss der letzte bestätigte gültige Zustand wiederhergestellt werden Prof. Dr. Bernhard Schiefer

13 Datenschutz Berechtigungskonzept Benutzer erhalten nur Zugriff auf die für sie freigegebenen Informationen Beispiele Kunden dürfen keinen Zugriff auf die Daten anderer Kunden haben. Kunden dürfen keine Einkaufskonditionen der Artikel sehen Prof. Dr. Bernhard Schiefer

14 Datenkonsistenz Die Datenbank sollte eine in sich korrekte, widerspruchsfreie Abbildung der Umwelt darstellen Voraussetzung Korrekte und vollständige Modellierung des Einsatzgebietes Modelliert und verwaltet werden: Daten UND Beziehungen Regeln zur Verwendung Ziele Elimination aller Redundanz Sicherstellen der Regeln, die die Eigenschaften der Umwelt beschreiben Randbedingung Der Zugriff darf nur über das DBMS erfolgen 1-18 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

15 Datenunabhängigkeit Beschreibung und Verarbeitung der Daten unabhängig von der tatsächlichen Speicherung Physische Datenunabhängigkeit Ermöglicht Änderungen an der Ablage der Daten (Datenstruktur), ohne Auswirkungen auf die Anwendungsprogramme Logische Datenunabhängigkeit Ermöglicht Änderungen und Erweiterungen der Anwendungsschnittstelle unabhängig von dem Datenbestand 1-19 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

16 Zugriffssynchronisation Gleichzeitige Änderungen dürfen nicht zu Inkonsistenzen führen. Beispiele 2 Kunden bestellen gleichzeitig den gleichen Artikel 2 Sachbearbeiter ändern gleichzeitig den gleichen Artikel 2 Kunden werden gleichzeitig angelegt - jeder muss eine neue eindeutige Kundennummer erhalten Häufiger Ansatz: Sperren und ein Transaktionskonzept Gruppierung und Serialisierung von Benutzeraktionen 1-20 Prof. Dr. Bernhard Schiefer

17 5-Schichten-Datenbankarchitektur logische DB-Verwaltung interne DB-Verwaltung physische DB-Verwaltung Systempufferverwaltung Seitenverwaltung Speicherverwaltung persistentes Medium 1-21 Prof. Dr. Bernhard Schiefer