Übungsblatt 1: 1. Was ist eine Datenbank ?

Stichwörter: Anwendungsbereich, gemeinsame Datenbasis

Eine Datenbank strukturiert die Daten eines Anwendungsbereiches nach natürlichen Zusammenhängern. Die Datenbank ist für den Mehrbenutzerbetrieb ausgerichtet. Die Datenbank ist eine integrierte Ansammlung von Daten. Jede ungeplante Anwendung kann mit einer Datenbank zusammenarbieten. Das ist bei Dateien nicht der Fall.

Übungsblatt 1: 2. Welche Aspekte sind für Datenbanken ( und die darauf aufbauenden Informationssysteme wichtig) ?

Datenunabhängigkeit
- Logische Datenunabhängigkeit

Isolation der Anwendungsprogramme von Änderungen der logi- schen Darstellung der Daten innerhalb der Datenbank (z.B. Hinzufügen von neuen Attributen, Umbenennung von Attributen, …)

- Physische Datenunabhängigkeit

Isolation der Anwendungsprogramme von Änderungen der physischen Datenorganisation und des Datenzugriffs (z.B. Änderung der Dateiorganisation, Einfügen eines Zugriffspfades, …)

Logische Datenstrukturen und Operationen
- Datenmodell: Ein Datenmodell legt fest, welche Daten(typen) wie strukturiert werden dürfen und

welche Operationen auf den Daten und den Strukturen erlaubt sind.

- Datenbankmodell: Ein Datenbankmodell legt die (atomaren) Datentypen fest, die benutzt werden

dürfen, die erlaubten Typkonstruktoren, die Operationen auf Datentypen und Typkonstruktoren und die Regeln, die die genaue Verwendung von Datentypen und Typkonstruktoren festlegen.

Entkopplung der Anwendungsprogramme von den physischen Speicherstrukturen
Mehrbenutzerbetrieb und Fehlertoleranz

Was ist mit Fehlertoleranz gemeint ?

- - Synchronisation
    - DB-Befehle können parallel ausgeführt werden. Dabei soll Fehelrvermeidung durch Synhronisation vermieden werden.
    - Transaktion, Logging
      - Der DB kann abstürzen, weil die Programmierer Fehler nicht entdeckt haben. Der Datenverlust soll abefangen werden.
      - Recovery
        Recovery meint einen konsistenten/widerspruchslosen Zustand nach Störeignissen herstellen
Systemweite Integrität
- Integrität: zentrale Konsistenzüberwachung
- Behandlung von Anomalien ( Einfügeanomalie, Löschanomalie, Änderungsanomalie)

Übungsblatt 1: Was bedeutet Integrität der Daten ?

Daten müssen jederzit erreichbar sein

Übungsblatt 1: Generelle Struktur von Datenbanksystemen

Konzeptuelle Modellierung

Konzeptuelles Schema (stabiles, globales Referenzschema, z.B. Relationen): Das konzeptuelle Schema stellt eine auf der Basis des Datenmodells entwickelte logische Beschreibung des Realweltausschnitts dar, der in der DB abgelegt werden soll. Die Beschreibung findet auf einer relativ abstrakten Ebene statt, bei der von Informationen über die interne Darstellung abstrahiert wird. Das konzeptuelle Schema stellt eine anwendungsneutrale Beschreibung des Realweltausschnitts dar. Es wird in der Regel aus dem beim konzeptuellen Datenbankentwurf entwickelten ER- oder objektorientierten Modell abgeleitet und stellt dessen DBMS-spezifische Repräsentation dar.

Abb. aus Vorlesung hraus kopieren

Übungsblatt 1: Beschreiben Sie das ANSI/SPARC 3-Schema Architektur

Konzeptuelle Modellierung
- Realweltausschnitt

Realweltausschnitt wird abstrahiert auf Relationen, Entitäten und Attribute

- Anwendungsneutrale Beschreibung der internen Darstellung der Information

Interne Schema

Das interne Schema beschäftigt sich mit der physischen Datenspeicherung. Es regelt Speicherstrukturen, Zugriffspfade und Indexstrukturen.

- Speicherstrukturen (platzsparend)
- Zugriffspfade (Schneeligkeit beim Abruf)
- Indexstrukturen (Schnelligkeit bei der Suche)

Externe Schema

(Benutzersicht, z.B. Views, Subschemata): Das externe Schema, auch Sicht ge- nannt, extrahiert aus dem konzeptuellen Schema einen anwendungsspezifischen Ausschnitt. Damit wird die Ebene modelliert, auf der üblicherweise die Anwendungen bzw. Benutzer arbei- ten. Eine Sicht ist an die spezifischen Bedürfnisse der zu Grunde liegenden Anwendung ange- passt. Das bedeutet insbesondere, dass die Anwendung nur den sie interessierenden Teil des konzeptuellen Schemas sieht und dies in einer auf ihre Bedürfnisse zugeschnittenen Form. Nicht relevante Daten werden ausgeblendet, andere Daten so dargestellt, wie es die Anwendung wünscht. Zusätzlich dient das externe Schema aber auch dem Datenschutz. Die Anwendung sieht genau das, was sie auch sehen soll und darf.

- Während es pro DB nur ein internes und ein konzeptuelles Schema gibt, ist die Anzahl der externen Schemata nicht begrenzt. Grundsätzlich kann jede auf der DB arbeitende Anwendung ihr eigenes externes Schema besitzen. In der Regel stehen auf der Ebene des externen Schemas die

gleichen Modellierungsmechanismen zur Verfügung wie auf der Ebene des konzeptuellen Sche- mas.

Abb. aus Folie kopieren

Was bedeutet logische und physische Datenunabhängigkeit ?

- Logische Datenunabhängigkeit

Isolation der Anwendungsprogramme von Änderungen der logischen Darstellung der Daten innerhalb der Datenbank (z.B. Hinzufügen von neuen Attributen, Umbenennung von Attributen, …)

- Physische Datenunabhängigkeit

Isolation der Anwendungsprogramme von Änderungen der physischen Datenorganisation und des Datenzugriffs (z.B. Änderung der Dateiorganisation, Einfügen eines Zugriffspfades, …)

Erläutern Sie die Begriffe

Persistenz: dauerhafte Speicherung von Daten
Synchronisation, Transaktionsmanagement: sicheres gleichzeitiges Arbeiten auf dem gemeinsamen Datenbestand
Recovery: zentrale, automatische Fehlerbehandlung und Fehlerbehebung
Integrität: zentrale Konsistenzüberwachung
Abfragesprache: assoziativer (inhaltsbezogener) Zugriff auf Daten
Autorisierung: zentrale Zugriffskontrolle