Andreas Heuer Gunter Saake Kai-Uwe Sattler. Datenbanken. kompakt

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1 Andreas Heuer Gunter Saake Kai-Uwe Sattler Datenbanken kompakt

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort v 1 Was sind Datenbanken Warum Datenbanken Datenbanksysteme Anforderungen: Die Codd'schen Regeln Architektur eines Datenbank-Management-Systems Datenunabhängigkeit Transaktionen Konkrete Datenbank-Management-Systeme Beispielanwendung 17 2 Relationale Datenbanken Daten als Tabellen Relationen für tabellarische Daten Integritätsbedingungen: Schlüssel und Fremdschlüssel Tabellendefinition in SQL Anfrageoperationen auf Tabellen Selektion Projektion Natürlicher Verbund Umbenennung Mengenoperationen Anfragen in SQL Anderungsoperationen in SQL Zusammenfassung 34 3 Die Anfragesprache SQL Kriterien für Anfragesprachen Der SFW-Block Auswahl von Tabellen: Die f rom-klausel Kartesisches Produkt Verbünde als explizite Operatoren Projektionsattribute: Die select-klausel 40 ix

3 3.5 Selektionsbedingungen: Die where-klausel Verbundbedingung Schachtelung von Anfragen Mengenoperationen Mächtigkeit des SQL-Kerns Zusammenfassung 49 4 Datenbankentwurf im ER-Modell Der Datenbankentwurfsprozeß Das ER-Modell Ein einfaches Beispiel für ein ER-Schema ER-Modellierungskonzepte Funktionale Beziehungen Identifizierung durch Schlüssel Die IST-Beziehung Kardinalitäten Logischer Datenbankentwurf: Abbildung auf Relationen Beispiel für eine Abbildung auf das Relationenmodell Abbildung von Entity-Typen Abbildung von Beziehungstypen IST-Beziehung Komplexere Beispiele Zusammenfassung 71 5 Normalisierung für eine optimale Datenbeschreibung Funktionale Abhängigkeiten Schema-Eigenschaften Erste Normalform Zweite Normalform Dritte Normalform Transformationseigenschaften Abhängigkeitstreue Verbundtreue Mehrwertige Abhängigkeiten Vierte Normalform Zusammenfassung 83 6 Mehr zu SQL Weitere Verbünde in SQL Weitere Selektionen in SQL Bereichsselektion Ungewißheitsselektion Selektionen nach Nullwerten Bedingungen mit Quantoren 88 X

4 6.2.5 Das exists-prädikat Skalare Ausdrücke Aggregatfunktionen und Gruppierung Aggregatfunktionen Die group by- und having-klauseln Sortierung mit order by Generierung eindeutiger Schlüsselwerte Sichten Sichten und externe Schemata Definition von Sichten Definition von Sichten in SQL Vorteile von Sichten Probleme mit Sichten Rechtevergabe Datensicherheit, Datenschutz, Integrität und Zugriffskontrolle Rechtevergabe in Datenbanksystemen Rechtevergabe in SQL Zurücknahme von Rechten Authentifikation und Autorisierung Trigger Grundprinzipien von Triggern Trigger in SQL Integritätssicherung durch Trigger Zusammenfassung Anwendungsprogrammierung Client-Server-Architektur Programmiersprachenanbindung: Das Cursor-Prinzip Call-Level-Schnittstellen SQL/CLI: Der Standard ODBC JDBC Einbettung Statische Einbettung: Embedded SQL Dynamische Einbettung: Dynamic SQL SQLJ: Embedded SQL für Java Gespeicherte Prozeduren Vorteile von Gespeicherten Prozeduren SQL/PSM: Der Standard PL/SQL von Oracle Gespeicherte Prozeduren in Java Zusammenfassung 151 xi

5 8 Datenbanken im Internet Begriffe und Techniken Anforderungen und Anwendungsszenarien Gateways und Programmierschnittstellen Common Gateway Interface JavaServlets Einbettung PHP Java Server Pages Makroprogrammierung Zustandsrealisierung Implementierung der Beispielanwendung Applikationsserver und Content-Management-Systeme Zusammenfassung Arbeitsweise eines DBMS und Tuning Schichten-Architektur für Datenbanken Interne Datenstrukturen und Indexe Organisation von Dateien Datenorganisationsformen Indexe als Zugriffsstrukturen Weitere Unterstützungen des Zugriffs Indexe in SQL Optimierung Motivation der Optimierung Phasen der Anfragebearbeitung Logische Optimierung Effiziente Basisalgorithmen Kostenbasierte Auswahl Transaktionen und Mehrbenutzerbetrieb Motivation für Transaktionen Eigenschaften von Transaktionen Isolation im Mehrbenutzerbetrieb Verfahren zur Synchronisation Transaktionen in SQL: Isolationsebenen Recovery und Log-Buch Fehlerklassifikation Aufbau des Log-Buchs Tuning von Datenbanken Tuning des Schemas Tuning der internen Strukturen Tuning von Anfragen und Transaktionen Tuning-Werkzeuge in SQL-Systemen 223 Xll

6 9.7 Zusammenfassung Weitere Datenbankmodelle und Systeme Objektorientierte und Objektrelationale Systeme Konzepte objektorientierter Datenbanksysteme Der ODMG-Standard Konzepte objektrelationaler Datenbanksysteme SQL Multimedia-Datenbanken Anforderungen Anfragen in MMDBMS SQL/MM Data Warehouses und OLAP Konzepte und Modelle für OLAP und Data Warehouse Prinzipien von Data Warehouse und OLAP-Systemen Data Warehouse und klassische Datenbanken Semistrukturierte Datenbanken und XML Merkmale semistrukturierter Datenmodelle Semistrukturierte Daten am Beispiel XML Semistrukturierte Daten in Datenbanken Verteilte Datenbanken Partitionierung Replikation Zusammenfassung 259 A Laufendes Beispiel 261 A.l ER-Modellierung 261 A.2 Relationale Repräsentation 262 A.3 SQL-Skript zur Definition des Beispielschemas 263 Verzeichnis der Abbildungen 265 Verzeichnis der Tabellen 268 Glossar 269 Literaturverzeichnis 273 Sachindex 277 Schlüsselwortindex 285 xiii