Vorlesung. Informationssysteme. Prof. Dr. Hans Czap. Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik I.

Transkript

1 Vorlesung Grundlagen betrieblicher Informationssysteme Prof. Dr. Hans Czap - II - 1 -

2 Inhalt Kap. 1 Ziele der Datenbanktheorie Kap. 2 Datenmodellierung und Datenbankentwurf Kap. 3 Datenbankarchitektur kt Kap. 4 Die Datenbanksprache SQL Kap. 5 Konzepte für Objektorientierte Datenbanken Kap. 6 Objektrelationale Datenbanken Kap. 7 Datenbankentwurf: Funktionale Abhängigkeiten gg und Normalisierung Kap. 8 Datenintegrität Sperrprotokolle Recovery Kap. 9 Data-Warehouse-Konzept Kap. 10 Data Mining und Knowledge Discovery - II - 2 -

3 3. Datenbankarchitektur 3.1Das klassische Modell: Die drei Ebenen nach ANSI/SPARC 3.2 Functional Layers 33Cli 3.3 Client-Server-Konzept t DBS als Client-Server-Konzept Transaction Server Anwendungsarchitektur 3-Tier Architecture 2-Tier Architecture - II - 3 -

4 3.1 Das klassische Modell: ANSI/SPARC Beim Schichtenmodell nach ANSI/SPARC werden folgende Ebenen(Schichten) ht unterschieden: Benutzerebene - externe Sicht (externes Modell) Datenschemaebene - konzeptionelle Sicht (konzeptuelles Modell) Zugriffspfadebene - internes Schema (internes Modell) Physische Geräteebene (Hardwareebene) Jede Schichtenarchitektur verfolgt das Ziel, pro Schicht spezifische Aufgaben zusammenzufassen, die als Umsetzung von Anfragen der übergeordneten Schicht verstanden werden. Umgekehrt begreift sie die darunter liegende Schicht als Dienstleister (Client Server Konzept). - II - 4 -

5 Benutzerebene - externe Sicht (externes Modell) beschreibt die auf einen individuellen Benutzer oder ein Anwendungsprogramm zugeschnittene Datensicht (View) die formale Beschreibung dieser Informationsstruktur wird als SubSchema (Datenteilschema) bezeichnet verschiedene Benutzersprachen (DML= Data Manipulation Language) SQL Structured Query Language (Select from where ) QBE Query by Example (Formulierung von Anfragen mittels grafischer Oberfläche, die die Struktur der DB zeigt. Vgl. z.b. MS- Access) Zugriffsrechte können im Subschema festgelegt werden Externe Namen von Tabellen oder Attributen t müssen nicht mit den Namen der Schemaebene übereinstimmen - II - 5 -

6 Datenschemaebene (konzeptuelles Modell) Beschreibung der gesamten Daten auf logischer Ebene Erstellung eines konzeptuellen Schemas mit Hilfe einer geeigneten Datenbeschreibungssprache (DDL-data definition language) SQL umfasst auch Befehle zur Erstellung des Schemas und der Subschemata. alle externen Sichten müssen auf dem (Gesamt-) Schema abbildbar sein! Inhalt eines konzeptuellen Schemas: Definition der Tabellen (Relationen) und Ihrer Beziehungen einschließlich h sämtlicher Attribute t Definition von Integritätsbedingungen (Constraints, Assertions, referentielle Integrität (Fremdschlüsselbeziehung)) Definition von Zugriffsrechten (DCL = Data Control Language. Ebenfalls in SQL enthalten) - II - 6 -

7 Zugriffspfadebene - internes Schema/internes Modell Im internen Schema wird die physische Datenorganisation festgelegt. t Inhalte: Information über Aufbau und Struktur der abgespeicherten Daten (physische Datenspeicherung), z.b. Folge der Felder in einem Datenbanksatz, Länge der Felder, Position von Zeigern und Schlüsseln Informationen über die Speicherungsform der Daten, z.b. Speicherung, möglichst nahe bei einem bestimmten anderen Satz (Clusterungen). Informationen über die Zugriffspfade. z.b.: sekundäre Indizes (Indextechniken), Verkettungen durch Zeiger (Kettungstechniken, Baumstrukturen) - II - 7 -

8 Architekturübersicht eines DBMS Naive Fortgeschrittene Anwendungs- Datenbank- Benutzer Benutzer Programmierer administratoren Anwendung ng Interaktive Anfrage Präcompiler Verwaltungs- werkzeug DML-Compiler Anfragebearbeitung b DDL-Compiler DBMS Mehrbenutzersynchr. Fehlerbehandlung Datenbankmanager Schemaverwaltung Dti Dateiverwaltung Logdateien Indexe Datenbasis Datenwörterbuch - II Hintergrundspeicher

9 3.2 Functional Layers Client Client Client Client Language and API laver Query processing and optimization layer Transaction management layer Query excecution layer Acess layer Storage layer Zugriffe Database - II - 9 -

10 3.3 Client-Server Konzept Client Client. Client network Server Die Clients stellen Requests, die der Server bedient. - II

11 DBS als Client-Server Konzept Die Funktionalität eines DBS wird unterteilt in Back-end (server) und Front-end (Clients) SQL user interface Forms interface Report writer Graphical interface Front-end Interface: SQL/API Back-end SQL Engine Font-end: Bereitstellung von Tools, wie Maskengenerator (Forms), Report-generator, graphisches Benutzer-Interface, DML etc. Back end: eigentlichen Datenbankoperationen, wie Übersetzung der Anfrage, Optimierung i des Zugriffspfades, f Transaktionskontrolle, k recovery. - II

12 Transaction Server Transaction Server sind Basis eines DBMS: Synonym: Query Server Anforderungen der Clients werden bearbeitet, die Ergebnisse an die Clients zurückgeschickt Clients können auch übers Web oder allgemein remote zugreifen Verwendeter Mechanismus: RPC (remote procedure call) Der Zugriff aus Programmiersprachen erfolgt über standardisierte Interface-Vereinbarungen (unabhängig vom jeweiligen DBS) ODBC = Open Database Connectivity ermöglicht den Zugriff aus C und Abkömmlingen von C. JDBC = Java Database Connectivity ermöglicht den Zugriff aus Java. Ermöglichen das gleichzeitige Abarbeiten mehrerer Prozesse und sind zuständig für Recovery, log-writing etc. - II

13 Anwendungs-Architektur User Client User Anwendung network middleware Application Client network Datenbanksystem t Server Application Server Datenbanksystem 2-Tier-Architektur: Client bedient sich ODBC/JDBC um mit DBMS zu kommunizieren - II Tier-Architektur: Client hat z.b. eine web-basierte Anwendung. Er verwendet eine middleware als Anwendungs-Server, die mit dem DBMS zusammenarbeitet.

14 3-Tier System-Architektur Clients Präsentationsebene (GUI graphical user interface, Internet browser) Application Server Anwendungsprogramme (Anwendungskomponenten, Servlets) Request Brokering (z.b. ORB object request broker, Web Server) Benötigte t Kommunikatonsebene heisst middleware Z.B. CORBA (Common Object Request Broker), EJB (Enterprise Java Beans), SOAP Simple Object Access Protocoll etc. Data Server Datanbankserver und (klassische) Datenserver Spezialisierung der 3-Tier-System Architektur zur 2-Tier Client-Server- Architektur : Client-Server mit fat clients (Client + Applikation +ODBC) Client-Server mit thin clients (Applikation befindet sich auf dem Applikations-Server) - II