Skip to main content

1983 | Buch | 2. Auflage

Datenbanksysteme: Konzepte und Modelle

verfasst von: Prof. Dr. rer. pol Gunter Schlageter, Prof. Dr. rer. nat. Wolffried Stucky

Verlag: Vieweg+Teubner Verlag

Buchreihe : Leitfäden der angewandten Mathematik und Mechanik LAMM

insite
SUCHEN

Über dieses Buch

Das Gebiet der Datenbanksysteme durchläuft in den letzten Jahren eine geradezu stürmische Phase der Entwicklung, so daß es sicher­ lich nicht unproblematisch ist, zum gegenwärtigen Zeitpunkt ein Buch über Datenbanksysteme zu schreiben. Andererseits hat das Ge­ biet inzwischen einen solchen Umfang angenommen - und zugleich ha­ ben sich einige Konzepte ausreichend durchgesetzt -, daß für den­ jenigen, der sich mit dem Gebiet etwas ausführlicher befassen will, dringend eine systematische, auf das Wesentliche beschränkte Ein­ führung benötigt wird. Dieser Versuch wird mit dem vorliegenden Buch unternommen. Wir sind uns darüber im klaren, daß die Stoffauswahl und Tiefe der Behandlung der einzelnen Fragen beim Umfang eines solchen Buches etwas willkürlichen Charakter haben muß. Ziel war es, die wesent­ lichen, weithin anerkannten Konzepte herauszuarbeiten, dabei aber zugleich einen überblick über den Kernbereich des Gesamtgebietes zu geben; einige der jüngsten, noch unsicheren Entwicklungen sind nur angedeutet, Randentwicklungen oder sehr in die Zukunft reichen­ de Ideen konnten nicht vorgestellt werden. Entsprechend dem Wissensstand auf dem Gebiet konnten auch in die­ sem Buch nicht alle Fragen in gleicher Tiefe behandelt werden. Während einige Probleme sehr genau untersucht und verstanden und mit formalen Methoden beschreibbar und analysierbar sind, müssen andere Problemkreise mehr verbal und intuitiv diskutiert werden. Wir haben uns jedoch bemüht, soweit als möglich gängige, aber un­ scharfe Konzepte exakt zu definieren. Das Buch ist in sich abgeschlossen und setzt keine besonderen Ma­ thematik- oder Informatikkenntnisse voraus.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Grundlegende Konzepte von Datenbanksystemen
Zusammenfassung
Ein zentrales Gebiet der Informatik ist das Gebiet der computergestützten Informationssysteme. Wir wollen uns in diesem Buch mit einem wichtigen Teil solcher Informationssysteme, den Datenbanksystemen, beschäftigen.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
2. Logische Datenorganisation (konzeptuelle und externe Ebene)
Zusammenfassung
Unter einem Entity-Typ verstehen wir eine Klasse von Objekten, die einander nach gewissen Kriterien ähnlich sind. Einem Entity-Typ E (E können wir dabei als Name dieses Entity-Typs auffassen) können wir demnach zu jedem Zeitpunkt t die Menge E t der zu diesem Zeitpunkt tatsächlich vorhandenen Entities von diesem Typ zuordnen; Et muß selbstverständlich als zeitlich veränderlich angesehen werden. Beispiel: die Angestellten eines Unternehmens kommen und gehen, das Unternehmen selbst bleibt dasselbe. Aussagen über Entities eines Typs sind meist so zu verstehen, daß sie Aussagen über die Mengen Et zu jedem Zeitpunkt t sind.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
3. Die Codasyl-Vorschläge
Zusammenfassung
Wie bereits in Kapitel 2.2.2 erwähnt, wurden detaillierte Vorschläge für Netzwerk-Datenbanken von der CODASYL-DBTG erarbeitet und in speziellen Gruppen weiterentwickelt. CODASYL steht für Conterence on Data Systems Languages; das COBOL Committee von CODASYL richtete eine Data Base Task Group (DBTG) ein, die eine Spezifikation der Datenmanipulationssprache (DML) und der Datenbeschreibungssprache (DDL) von Netzwerkdatenbanken zur Standardisierung vorschlug [COD71]. Die Vorschläge von 1971 wurden in verschiedenen Komitees modifiziert und weiterentwickelt [COD73, COD78, COC78]. In [COD78] wurde, im Unterschied zu den früheren Vorschlägen, versucht, die konzeptuelle und die interne Ebene voneinander zu trennen; für die Beschreibung des internen Schemas wurde eine Data Storage Description Language (DSDL) zur Diskussion gestellt.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
4. IMS — ein Beispiel für ein hierarchisches Datenbanksystem
Zusammenfassung
Datenbanksysteme, die auf dem hierarchischen Datenmodell basieren, sind trotz gravierender Nachteile noch sehr verbreitet — u.E. einfach deshalb, weil sie sich aus Dateiverwaltungssystemen für die konventionelle Datenverarbeitung heraus entwickelt haben und von einer bestimmten Dauer des Einsatzes eines solchen Systems ab eine Umstellung auf andere Systeme nur sehr schwer möglich ist. Daher wollen wir uns in diesem Kapitel, wenn auch nur relativ kurz, mit dem wohl am meisten verbreiteten derartigen Datenbanksystem beschäftigen: mit IMS (Abkürzung für Information Management System) von IBM. Grundlage sind die Schriften [IMS-G] und [IMS-U], auf die der interessierte Leser für weiteres Studium verwiesen sei. Wir wollen hier nur die wesentlichen Grundzüge von IMS darstellen, und zwar insbesondere, soweit sie die konzeptuelle und die externe Ebene betreffen. Stellenweise läßt sich das etwas schwierig an, da — verständlich aufgrund der historischen Entwicklung — eine Trennung der konzeptuellen von der internen Ebene kaum vorhanden ist; hingegen ist eine Trennung dieser beiden Ebenen von der externen Ebene sehr deutlich zu sehen.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
5. Sprachen für das Relationenmodell
Zusammenfassung
Für das Arbeiten mit relationalen Datenbanken ist das Verständnis des relationalen Datenmodells in der in Abschnitt 2.2.4 eingeführten Form ausreichend. Eine Präzisierung und theoretische Fundierung erfolgt in Kapitel 6.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
6. Relationentheorie: Abhängigkeiten, Normalformen, Data Design
Zusammenfassung
Für das relationale Datenmodell hat sich eine eigenständige Theorie entwickelt, die man auch als Relationentheorie bezeichnet. Dies hat seine Ursache darin, daß man mit dem Begriff Relation in den Bereich algebraischer Strukturen der Mathematik kommt und somit eine etwas formalere Behandlung des gesamten Bereiches naheliegt. Dementsprechend wird dieses Kapitel 6 etwas stärker formalisiert sein als die anderen. Dennoch wollen wir versuchen, die Ergebnisse dieser Theorie relationaler Datenbanken — denn als solche kann man sie sicher bezeichnen — auch dem nicht-mathematischen Leser nahe-zubringen. Sie haben insbesondere deshalb so großes Gewicht, weil sie für den praktischen Entwurf relationaler Datenbanksysteme von großer Bedeutung sind. Allerdings sind die Ergebnisse nicht auf den Bereich relationaler Datenbanksysteme beschränkt, sondern sie lassen sich generell — unter dem Stichwort Data Design — beim Aufbau betrieblicher Informationssysteme gleich welcher Art verwenden.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
7. Physische Datenorganisation (Interne Ebene)
Zusammenfassung
Nach der Definition des konzeptuellen Modelles durch den Unternehmensadministrator und der Erarbeitung notwendiger statistischer Information über geplante Anwendungen muß der Datenbankadministrator eine physische Datenorganisation festlegen, die sämtliche Informationen über alle konzeptuellen Entities und Beziehungen zwischen Entities enthält und dabei die Gesamtheit der Anwendungen möglichst gut unterstützt. (Dies geht — wie in Abschnitt 1.4.4 kurz angedeutet — in der Regel über den Umweg der Erstellung eines logischen Schemas. Da dieses logische Schema häufig sehr nahe an dem internen Schema liegt, gelten gewisse Aussagen, die wir im folgenden über die interne Ebene machen, bereits für die Erstellung des logischen Schemas — d.h. man kann für bestehende Datenbanksysteme häufig „Satz der internen Ebene“ durch „Satz der logischen Ebene“ ersetzen.) In diesem Kapitel werden Möglichkeiten der physischen Datenorganisation diskutiert.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
8. Integrität der Datenbank
Zusammenfassung
Unter dem Stichwort Integrität der Datenbank werden alle Fragen zusammengefaßt, die im weitesten Sinne mit der Erhaltung der Korrektheit der Daten in der Datenbank zu tun haben. Da auf eine Datenbank im allgemeinen eine größere Zahl von Benutzern zugreift, können wir nicht mehr — wie in konventionellen Dateisystemen — alle Fragen dieser Art den einzelnen Benutzern überlassen. Das System selbst muß soweit wie möglich in die Lage versetzt werden, die Integrität der Daten zu prüfen und zu gewährleisten.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
9. Synchronisation Paralleler Transaktionen
Zusammenfassung
Eine Datenbank stellt im allgemeinen eine Basis von Information für viele Benutzer dar, die unabhängig voneinander und oft zur selben Zeit auf die Daten zugreifen wollen. Das DBMS muß also in der Lage sein, mehrere Benutzer gleichzeitig zu bedienen. Stellen wir uns die Aktivitäten eines Benutzers als sequentiellen Prozeß vor, so läuft also auf der Datenbank eine über der Zeit variable Menge paralleler Prozesse ab. Der Zugriff auf die gemeinsamen Objekte, die Datenbank, muß vom DBMS synchronisiert werden, um gegenseitige Störungen der Prozesse zu verhindern. In diesem Kapitel wollen wir diskutieren, wie die parallelen Prozesse zu synchronisieren sind und welche Verfahren hierfür existieren.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
10. Recovery
Zusammenfassung
Von großer Bedeutung für Datenbanksysteme sind diejenigen Funktionen des Systems, die die Wiederherstellung eines korrekten Zustandes der Datenbank ermöglichen, wenn Fehler aufgetreten sind. Diese Wiederherstellung eines korrekten Zustandes heißt Recovery. Recovery erfordert, dai Operationen von Transaktionen rückgängig gemacht werden oder daß ein korrekter Zustand von älteren Kopien der Datenbank aus konstruiert wird. Die Bedeutung der Recovery-Funktionen des DBMS ergibt sich vor allem daraus, daß eine Transaktion temporär die Konsistenz der Datenbank verletzen kann, so daß — etwa nach dem Abbruch einer Transaktion oder dem Zusammenbruch des Betriebssystems (crash) — sich die Datenbank in einem völlig undefinierten Zustand befindet. So können etwa Zeiger auf falsche Objekte verweisen (physische Inkonsistenz), oder Sätze können widersprüchliche oder teilweise veraltete Daten enthalten (logische Inkonsistenz). Ohne Unterstützung des Datenbanksystems selbst ist es ganz hoffnungslos, die Datenbank wieder in einen korrekten Zustand zurückzuversetzen. Erschwerend für die Recovery kommt hinzu, daß im allgemeinen viele Transaktionen gleichzeitig mit der Datenbank arbeiten.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
11. Datenschutz
Zusammenfassung
Mit dem Stichwort Datenschutz werden gemeinhin alle Fragen erfaßt, die im Zusammenhang mit möglichem Mißbrauch von Daten stehen. Da in Datenbanken sehr viele Daten in integrierter, nach vielen Kriterien auswertbarer Form abgespeichert werden können, ist die Sicherung der Daten gegen Mißbrauch gerade bei solchen Systemen von herausragender Bedeutung.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
Ausblick
Zusammenfassung
Das Gebiet der Datenbanksysteme ist in den letzten Jahren ungeheuer schnell gewachsen; über den Beobachter der Szene ergießt sich eine Flut von Veröffentlichungen. Es ist nicht möglich, in einem Buch dieses Umfanges einen Überblick über das Gesamtgebiet in seinem jetzigen Stand zu geben — wir waren gezwungen, uns auf die zentralen, inzwischen schon nahezu “klassischen” Fragestellungen zu beschränken. Obwohl auch in diesem Kernbereich längst nicht alle Fragen befriedigend gelöst sind, ist inzwischen ein sehr stabiler, gut fundierter Wissensstand einschließlich praktischer Erfahrungen erreicht. Relationale Systeme, als vorläufiger Höhepunkt der Entwicklung der Datenverwaltung, sind seit kurzem kommerziell verfügbar.
Gunter Schlageter, Wolffried Stucky
Backmatter
Metadaten
Titel
Datenbanksysteme: Konzepte und Modelle
verfasst von
Prof. Dr. rer. pol Gunter Schlageter
Prof. Dr. rer. nat. Wolffried Stucky
Copyright-Jahr
1983
Verlag
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-322-93995-1
Print ISBN
978-3-519-12339-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-322-93995-1