Entwicklung der Datenbanksysteme

Entwicklung der Datenbanksysteme
Die Entwicklung der Datenbanksysteme ist eng an die der Hardware gekoppelt und
wird wie jene in Generationen eingeteilt:
1. Generation: In den fünfziger Jahren waren die wesentlichen Ein- und
Ausgabegabemedien für große Datenmengen Papier und Magnetbänder. Da beide
Medien ausschließlich sequentielle Verarbeitung zulassen, gab es in dieser
Generation nur den sequentiellen Zugriff auf die Datensätze einer Datei.
2. Generation: In den frühen sechziger Jahren konnten die Rechner erstmalig im
Dialog-Betrieb genutzt werden und durch den Einsätz schneller, wahlfreier
Speichermedien wie Magnetplatten war ein direkter Zugriff auf einzelne
Datensätze möglich. Den Datensätzen wurde dazu eine Adresse zugeordnet, die
dann mittels Indexdatei oder Hashfunktion ermittelt wurde. In beiden
Generationen bestand eine starre Zuordnung zwischen Datei und
Anwenderprogramm.
3. Generation: In dieser Generation (etwa 1965-1975) wurde die Unterscheidung
zwischen logischen und physischen Informationen eingeführt. Damit war eine
gemeinsame Nutzung der Dateien und verschiedene Sichten auf die Daten
möglich. Hierarchische und Netzwerkmodelle.
4. Generation: Die Systeme dieser Generation (1975 bis heute) trennen klar
zwischen dem physischen Datenmodell (insbesonder der Einmalspeicherung der
Daten zwecks zentraler Verwaltung) und dem logischen Datenmodell, wie es in
dem relationalen Modell am weitesten entwickelt ist. Diese Datenbanksysteme
werden im Drei-Ebenen-Konzept (s.u.) dargestellt. Theoriebildung.
5. Generation: Objektorientierte Datenbanken (State of the Art)
Klassische Dateiverwaltung
- Terminologie: Datei (File), Datensatz(Record), Datenfeld(Field), Datentyp.
- Beispiele für Dateien (Bibliothek, Adressverzeichnis, …)
5
4
3
2
2
1
Literatur
Typ
Verfasser
Titel
Erscheinungsjahr
Erscheinungsort
ausgeliehen
ausgeliehen am
Text
Text
Zahl
Text
Boolean
Datum
- Beispiel "Literaturverwaltung" in FileMaker Pro
Weizenbaum, Joseph
Die Macht der Computer…
1982
Frankfurt am Main
ja
13.5.92
Datei
Literatur
Datensatz
11. Datensatz
Datenfeld
Kant
Kritik der
reinen V.
Meiners
1984
Datentyp
Text
Text
Text
Integer
Probleme der einfachen Dateiverwaltung
Das klassische Dateikonzept weist einige Nachteile auf, die insbesondere bei
Daten- oder Strukturveränderungen unangenehm auffallen.
Übung:
Erweiterung des Hochschulmodells um Beschäftigte, Studenten
Namensänderung
Redundanz
Datenbanken
Datenbanken erlauben die Verknüpfung von mehreren Dateien. Sie lassen sich
programmieren und besitzen teilweise umfangreiche Mechanismen für
Datensicherheit, Datenschutz und Recovery.
Datenbank
Literaturdatenbank
Datei
Literatur
Verlag
Datensatz
Datenfeld
Kant
Teubner
Datentyp
Datenorganisation
Hierarchische Datenorganisation
Netzwerk-Organisation
Relationale Datenorganisation
Teubner
Stuttgart
12345
Das Dreischichtenmodell
Für die Planung und den Entwurf von Datenstrukturen innerhalb eines DBMS geht
man üblicherweise in drei Schritten vor.
Konzeptuelle Ebene (Konzeptuelles Schema)
Auf der konzeptuellen Ebene wird unabhängig von den Anforderungen der DVAnlage eine logische Gesamtsicht der Daten festgelegt. Dieses konzeptuelle
Schema wird durch einen Datenbankadministrator festgelegt.
Externe Ebene (Externes Schema)
Die Daten werden so dargestellt, wie die Benutzer oder die Programme sie
benötigen.
Interne Ebene. (Internes Schema)
Die Daten werden so auf den Speichern organisiert, daß die Zugriffsanforderungen
der verschiedenen Benutzer erfüllt werden können.
Transformationsregeln (Folie Vossen S. 21)
Zwischen den Ebenen werden die Transformationsregeln festgelegt, die die
Unabhängigkeit der einzelnen Ebenen gewährleisten.
Vorteile einer Datenbank
Redundanzfreiheit
Die Daten treten in der Datenbank nur einmal auf. Damit wird eine erhebliche
Reduzierung des Änderungs- und Speicheraufwands erreicht. Aus
Effizienzgründen wird in Datenbanken manchmal mit Redundanz gearbeitet, die
dann allerdings zentral durch das DBMS kontrolliert wird.
Vielfachverwendbarkeit
Verschiedenen Benutzern mit unterschiedlichen Anforderungen können auf
dieselbe Datenbank zugreifen.
Datenunabhängigkeit
Die vom Benutzer gewünschte Datenstruktur ist unabhängig von der physischen
Struktur. Physische Datenunabhängigkeit (intern - konzeptuell) und logische
Datenunabhängigkeit (konzeptuell - extern).
Programmunabhängigkeit
Die Anwenderprogramme sind datenunabhängig, d.h. bei Änderung der
Organisationsform der Datei müssen die Programme nicht angepaßt werden.
Datenkompatibilität
Durch die Festlegung der Datenstruktur wird die Mehrfachverwendung und der
Datenaustausch begünstigt.
Integrität, Konsistenz
Unter Integrität versteht man die Korrektheit und Vollständigkeit der
abgespeicherten Daten. Die Verwaltung der Daten durch das DBMS ermöglicht
Kontrollroutinen bei der Aufnahme neuer oder Änderung alter Daten und zur
regelmäßigen Überprüfung (Recovery) des bestehenden Datenbestandes.
Datensicherheit, Datenschutz
Schutz vor Verlust und Verfälschung der Daten und vor unberechtigtem Zugriff
auf die Daten.
Abkürzungen:
DB =
Datenbank (Data Base)
DBMS
=
Datenbank Management System (Data Base M. System)
DBS =
Datenbanksystem (Data Base System)
DB + DBMS
=
DBS
DDL =
Data Description Language
DML =
Data Manipulation Language
DBA =
Datenbankadministrator (Data Base Administrator)
(Datenbankadm,Unternehmensadm,Anwendungsadm)
Data Dictonary