Datenbanken im Unternehmen - AGI
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Datenbanken im Unternehmen Analyse, Modellbildung und Einsatz von Prof. Dr. Günther Pernul, Prof. Dr. Rainer Unland Universität Essen 2., korrigierte Auflage OldenbourgVerlag München Wien Inhalt 1 Einleitung und Übersicht 1 1.1 Anforderungserhebung und -analyse ..... 1.2 Konzeptuelle Modellbildung ................ 1.3 Logischer Entwurf ....................................................................................... 1.4 Implementationsphase ................................................................ ................................................. ................................................. 6 7 8 .............. 9 1.5 Allgemeine Datenbankbegriffe ..................................................................... 1.6 Zusammenfassung ...................................................................................... 12 1.7 Literatur ................................. 10 13 1.8 .............................................................. Kontrollaufgaben ........................................................................................ 2 Anforderungserhebungund -analyse 15 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 Dateisystem vs . Datenbankmanagementsystem .............................................. Isolierte Dateiverwaltung ............................................................................. Integrierte Dateiverwaltung .......................................................................... Architektur von Datenbankmanagementsystemen ....................... 18 19 19 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 Anfordenngserhebung ................................................................................ Dokumentenanalyse .................................................................................... Fragebogentechnik ..................................................................................... Interviewmethode ......................................... ........................................ Berichtsmethode ...................... ............................................................... Selbstaufschreibung ................. ............................................................... Beobachtungsmethode ................................................................................ 25 27 27 28 29 30 30 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 Anfordenngsdokument ............................................................... Informationsanfordenngen.......................................................................... 33 Funktionale Anforderungen ......................................................................... 42 Bearbeitungsanfordenngen und dynamische Aspekte ..................................... 56 2.4 Zusammenfassung ............................................ 13 2.5 ...................................... 60 Literatur .................................................................................................... 61 2.6 Kontrollaufgaben ............. ...................................................................... 61 XI1 Inhalt 3 Konzeptueller Datenbankentwurf 65 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 Strukturorientierte Modellbildung ................................................................ Grundlagen des Entity-Relationship-Modells ................................................. Weiterentwicklungendes Entity-Relationship-Modells ................................... Literatur .................................................................................................... Kontrollaufgaben........................................................................................ 68 69 79 84 85 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 Struktur- und funktionsonentierte Modellbildung........................................... Gründe für die Verwendung der Kombinationsmethode................................... Kombination von ERM und DFD ................................................................. Kontrollaufgaben........................................................................................ 88 88 89 95 3.3 3.3.1 3.3.2 Objektorientierte Modellbildung .................................................................. 95 Konzepte der Objektorientierung.................................................................. 97 Unified Modeling Language (UML) ........................................................... 100 3.4 3.4.1 Weitere Formen der Modellbildung ............................................................ Geschäftsprozessorientierte Modellbildung .............................................. 3.5 3.5.1 3.5.2 Sichtenintegration und Schemakonsolidierung............................................. 118 Prozess der Sichtenintegration.................................................................... 121 Kontrollaufgaben...................................................................................... 132 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 Formaler Datenbankentwurf ...................................................................... Das relationale Datenbankmodell ............................................................... Grundlagen des formalen Datenbankentwurfs.............................................. Relationentheone und Normalisierung .. .................................................. Kontrollaufgaben ...................................................................................... 133 133 140 145 158 3.7 Zusammenfassung .................................................................................... 162 3.8 Literatur .................................................................................................. 164 4 Logischer Entwurf 165 4.1 Transformation von Entitytypen ................................................................. 165 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 Transformation von Beziehungstypen ......................................................... Transformation rekursiver Beziehungstypen ................................................ Transformation binärer Beziehungstypen..................................................... Transformation n-ärer Beziehungstypen ... ............................................... 167 167 168 172 4.3 Transformation von Generalisierung und Subtypenhierachie.......................... 173 4.4 Zusammenfassung .................................................................................... 177 4.5 Literatur .................................................................................................. 178 4.6 Kontrollaufgaben...................................................................................... 178 113 113 Inhalt XI11 5 Einführung in Datenbankmanagementsysteme 181 5.1 5.1.1 5.1.2 Architektur eines Datenbankmanagementsystems ......................................... Die Schemaarchitektur .............................................................................. Die Systemarchitektur ............................................................................... 181 181 183 5.2 Die Verwaltung von Metadaten ................................................................. 186 5.3 Literatur .................................................................................................. 189 6 Grundlagen von Anfragesprachen 191 6.1 Formale Einführung der Grundlagen von Datenbankmodellen ....................... 191 6.2 Typen von Relationen ............................................................................... 199 6.3 Anforderungen an Anfragesprachen ............................................................ 200 6.4 Sprachansätze .......................................................................................... 205 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.5.6 Relationale Algebra .................................................................................. Mengenoperationen .................................................................................. Zusätzliche relationale Operationen ............................................................ Beispiele ................................................................................................. Eigenschaften der Relationenalgebra .......................................................... Zusammenfassung .................................................................................... Literatur .................................................................................................. 208 208 213 226 227 230 230 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3 6.6.4 6.6.5 Relationenkalkül ...................................................................................... Tupelkalkül .............................................................................................. Bereichskalkül ......................................................................................... Mächtigkeit der Relationenkalküle ............................................................. Zusammenfassung .................................................................................... Literatur .................................................................................................. 230 232 242 248 249 249 6.7 Funktionen auf Mengen von Tupeln ............................................................ 250 6.8 Zusammenfassung .................................................................................... 251 6.9 Kontrollaufgaben ...................................................................................... 252 7 Die relationaleDatenbanksprache SQL 255 7.1 Einführung in SQL ................................................................................... 255 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7 Die Datendefinitionssprache (DDL) ............................................................ Anlegen einer Datenbank .......................................................................... Datentypen in SQL-92 .............................................................................. Anlegen einer Tabelle ............................................................................... Integritätsbedingungen .............................................................................. Ändern des Datenbankschemas .................................................................. Beispiel eines Datenbankschemas für eine Unternehmung ............................. Kontrollaufgaben ...................................................................................... 264 264 265 287 289 304 307 313 XIV Inhalt 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6 7.3.7 7.3.8 7.3.9 Die Datenbankanfragespräche (DRL) .......................................................... Die SELECT-Klausel (Projektion).............................................................. Die FROM-Klausel (Ausgangstabelle) ......................................................... Die WHERE-Klausel (Selektion) ................................................................. Die GROUP BY-Klausel (Bilden von Untertabellen)...................................... Geschachtelte Anfragen ............................................................................ Mengenoperationen in SQL ....................................................................... Die ORDER BY-Klausel (Sortieren der Ergebnistabelle) ............................... Zusammenfassung .................................................................................... Kontrollaufgaben ...................................................................................... 316 317 328 354 363 376 391 395 396 399 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 Die Datenmanipulationssprache (DML) ...................................................... Einfügen von Zeilen ................................................................................. Andern von Zeilen .................................................................................... Löschen von Zeilen .................................................................................. 403 403 406 408 7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 Datensichten ............................................................................................ Motivation ............................................................................................... Vorteile von Sichten .................................................................................. Probleme mit Sichten ................................................................................ Änderungen auf Sichten ............................................................................ 409 409 414 415 417 7.6 Die Datenkontrollsprache (DCL) ................................................................ 421 7.7 Die Speicherungsstrukturdefinitionssprache(SSL) ....................................... 427 7.8 Datenschutz, Datensicherung und Datenkonsistenz ...................................... 428 7.9 Kritische Würdigung von SQL-92 .............................................................. 437 7.10 Charakteristika relationaler DBMS ............................................................. 439 7.11 Einbettung von SQL in Wirtssprachen (Embedded SQL)............................... 442 7.12 Programmgeneratoren............................................................................... 446 7.13 7.13.1 7.13.2 Anfragebearbeitung und -optimierung......................................................... Anfragebearbeitung .................................................................................. Anfrageoptimierung.................................................................................. 449 449 452 7.14 Zusammenfassung .................................................................................... 456 7.15 Literatur .................................................................................................. 457 7.16 Kontrollaufgaben ...................................................................................... 458 8 SQL:1999 461 8.1 Struktur von SQL:1999 ............................................................................. 461 8.2 8.2.1 Datentypen und Typkonstruktoren .............................................................. Vordefinierte Datentypen ........................................................................... 463 463 Inhalt XV 8.2.2 8.2.3 8.2.4 Typkonstruktoren ..................................................................................... 467 Individualisierte Datentypen (distinct data type) ........................................... 480 Benutzerdefinierte strukturierte Datentypen bzw. benannte Zeilentypen ......................................................................... 481 8.3 8.3.1 8.3.7 Objektorientierte Konzepte in SQL:1999 ..................................................... 483 Beziehungsarten zwischen Vaterobjekten und eingebundenen Objekten in komplexen Objekten ................................................................................. 484 Objektidentität ......................................................................................... 490 Datenabstraktion/Kapselung ...................................................................... 495 Vererbung .......... ..................................................................................... 508 Polymorphismus....................................................................................... 513 Einige Anmerkungen zu komplexen Objekten in SQL:1999 ............................................................................................ 516 Zusammenfassung .................................................................................... 517 8.4 Trigger .................................................................................................... 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6 8.5 8.5.1 8.5.2 8.5.3 8.5.4 8.5.5 8.5.6 8.5.7 8.5.8 8.5.9 519 Weitere Neuerungen im Überblick .............................................................. 522 Sichten .................................................................................................... 522 Benennung von SFW-Blöcken ................................................................... 523 Rekursion ........................................................ .................................... 523 Datenschutz und Datensicherheit ................................................................ 524 Online Analytical Processing (OLAP) ......................................................... 525 Sicherungspunkte ..................................................................................... 527 SQL/MM (Multimedia-Unterstützung) ........................................................ 527 SQL/MED (Management of External Data) ................................................. 528 Java Sprachanbindung ............................................................................... 530 8.6 Literatur .................................................................................................. 532 9 Transaktionsverarbeitungund Fehlertoleranz 535 9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 Transaktionsmanagement .......................................................................... Probleme bei der Parallelarbeit auf der DB .................................................. Das Transaktionskonzept ........................................................................... Serialisierbarkeit ...................................................................................... Literatur .................................................................................................. 535 536 540 542 550 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6 9.2.7 Sy nchronisationsverfahren ......................................................................... Klassifikation ........................................................................................... Sperrverfahren ......................................................................................... Zeitstempelverfahren ................................................................................ Optimistische Synchronisationsverfahren .................................................... Synchronisation in SQL-92........................................................................ TP-Monitor .............................................................................................. Literatur ............................... .............................................................. 550 550 551 565 566 571 573 576 XVI Inhalt 9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3 Fehlertoleranz .......................................................................................... Fehler in Transaktionssystemen .................................................................. Maßnahmen zur Fehlerbehandlung ............................................................. Literatur .................................................................................................. 576 578 580 595 9.4 9.4.1 9.4.2 9.4.3 9.4.4 Geschachtelte Transaktionen ...................................................................... Geschlossen geschachtelte Transaktion ....................................................... Offen geschachtelte Transaktion ................................................................. Entwicklungstransaktion ........................................................................... Literatur .................................................................................................. 595 599 600 601 601 9.5 Kontrollaufgaben ...................................................................................... 602 Literatur 605 Sachverzeichnis 619
