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Informationssysteme
Informationssysteme
Sommersemester 2012
http://wwwlgis.informatik.uni-kl.de/cms/courses/
Prof. Dr.-Ing. Stefan Deßloch
AG Heterogene Informationssysteme
Zi. 36/329, Tel.: 0631
0631-205-3275
205 3275
E-Mail: [email protected]
http://wwwlgis.informatik.uni-kl.de/cms/his/staff/dessloch/
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
Was sind Informationssysteme (IS)?
Computergestützte Programmsysteme,
• die Informationen erfassen, dauerhaft speichern,
verarbeiten, verändern, analysieren, bereit stellen, anzeigen
B t i bli h Informationssysteme
Betriebliche
I f
ti
t
• spiegeln Geschäftsmodell eines Unternehmens wider
• organisieren und unterstützen Arbeitsabläufe
• integrieren eine Vielzahl von Datenquellen
Web-basierte Informationssysteme
• stellen Informationsdienste über Web-Schnittstellen zur
Verfügung
• unterstützen die Abwicklung von Geschäftsvorgängen über
das Internet
(E-Business)
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Informationssysteme
Beispiele
Universitätsinformationssystem
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
verwaltet Daten über Fachbereiche, Studenten, Professoren,
Vorlesungen und Prüfungen, um typische Verwaltungsaufgaben
zu unterstützen.
Produktionsbetrieb
speichert Daten über Abteilungen, Mitarbeiter, Produkte, Projekte
und Lieferanten, um Vorgänge wie Gehaltsabrechnung, Fertigung
und Versand von Produkten, Lagerhaltung abzuwickeln
Eine Bank
verwaltet Daten über Filialen, Kunden und Konten zur
Durchführung von Zahlungsverkehrs, Kundenverwaltung,
Geldanlage, Zinsberechnung, etc.
Ein Internet-Auktionshaus
speichert Daten zu Produkten, Käufern, Verkäufern und Auktionen
und unterstützt die Suche nach in Auktionen angebotenen Waren,
den Informationsbedarf bzgl. der Vertrauenswürdigkeit der
Verkäufer und das Durchführen der eigentlichen Auktionen.
Aber auch Suchmaschinen, soziale Netzwerke, GoogleAnwendungen, ...
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Informationssysteme
Rolle von Datenbanksystemen bei der
Entwicklung von IS
Vielfältige, wiederkehrende Anforderungen und Aufgaben
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
•
•
•
•
•
•
•
Vermeidung von Datenredundanz und Inkonsistenzen
Flexible und mächtige Zugriffs- bzw. Anfragemöglichkeiten
Verwaltung großer persistenter Datenmengen (TB bis PB)
Unterstützung von Mehrbenutzerbetrieb
hb
b
b
Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz
Überwachung von Integritätsbedingungen
Zugriffskontrolle
ֲ Informationsorienter Entwurf von IS
• anwendungs-/funktionsübergreifende Datenmodellierung
ֲ Einsatz von Datenbanksystemen zur Übernahme
von kritischen Datenverwaltungsaufgaben
•
•
•
•
•
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Zuverlässige Verwaltung großer Datenmengen
Effizienter Datenzugriff
Deklarative Anfragesprachen (SQL)
Transaktionskonzept
Zugriffsprivilegien für Benutzer, Rollen
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
Entwicklung von Informationssystemen
Sicht auf den
Themenbereich
(nach Scheer)
BWL und
Wirtschaftsinformatik
• W
Was ist
i t die
di
Gesamtaufgabe?
• BWL-Anforderungen an
die Weiterentwicklung
der Informationstechnik
• IT eröffnet neue
Möglichkeiten für BWLKonzepte und
Anwendungen
Betriebswirtschaftliche
Problemstellung
Fachkonzepte
(Semantische Modelle)
DV-Konzepte
Technische
Implementierung
Kerninformatik
Informationstechnik
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
DBS als Kern von Informationssystemen
Kern der Vorlesung
• Modellierung, Verwaltung und Sicherung von strukturierten
Daten (Sätze)
• Es
E gibt
ibt verschiedenartige
hi d
ti Datenmodelle
D t
d ll und
d die
di sie
i
realisierenden DBS
- relational und objekt-relational (RDBS/ORDBS auf Basis von
SQL)
- hierarchisch (DBS nach dem Hierarchiemodell)
- netzwerkartig (DBS nach dem Codasyl-Standard)
- objektorientiert (OODBS)
- Verarbeitung von semisemi oder unstrukturierten Daten
Bezugspunkt ist ein Schichtenmodell
• Erklärung der Abläufe im DBS
• Verfeinerung der Sichtweise in späteren Vorlesungen
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Informationssysteme
Informationssysteme
Vereinfachtes Schichtenmodell
Art der Operationen an
Der Schnittstelle
Aufgaben der
Systemschicht
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Üb
Übersetzung
und
d Optimierung
O
von Anfragen
Datensystem
Satzzugriffe
Übersicht
Literatur
Deskriptive Anfragen
Z iff auff S
Zugriff
Satzmengen
t
Verwaltung von physischen
Sätzen und Zugriffspfaden
Zugriffssystem
Seitenzugriffe
DB-Puffer- und
Externspeicherverwaltung
p
g
Speichersystem
DB
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
DBS als Kern von Informationssystemen (2)
Wie sieht der Herstellermarkt aus?
• Kommerzielle Systeme
- Oracle, IBM, Microsoft mit den größten Anteilen
- daneben
d
b Sybase,
S b
NCR Teradata
T d t
• OpenSource-System
- MySQL, Derby, ...
Verteilung von DBS und Dateien für strukturierte Daten
Literatur
• Starke Dominanz von relationalen DBMS
• Hierarchische DBMS und (flache) Dateien spielen weiterhin
eine Rolle
Künftige DBS
• 85% der weltweit verfügbaren Daten sind semi- oder
unstrukturiert (Internet, wiss. Aufzeichnungen und
Experimente usw.)
• SQL-XML-DBS, XML-SQL-DBS, native XML-DBS
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Informationssysteme
Evolution und Historie
Relational Data Model
Informationssysteme
SQL-86
CODASYL Standard
ODMG 1.1
SQL
Datenbanksysteme
XML 1.0
EntityRelationship
Model
Ziele der
Vorlesung
SQL:1999
XML Schema 1.0
Übersicht
SQL/XML
Literatur
XQuery 1.0
Hierarchical
Network
Relational
Object-Oriented
Object-Relational
Semi-Structured
XML
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Informationssysteme
Informationssysteme
1960
1970
1980
1990
2000
2010 9
Wie hängt das alles zusammen?
Klassische Transaktionsverarbeitung
Datenbanksysteme
UPDATE Accounts
SET Balance = Balance – 3
WHERE Acct# = 03874
Ziele der
Vorlesung
BOT
Übersicht
Transaktionssystem
Transsaktionsprog
gramme
Literatur
EOT
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Datenbanksystem
Karte ?
Karte
PIN??
Karte
?
PIN?
Konto?
PIN?
Konto?
Buchung
Konto?
B Ausgabe
Buchung
h
Buchung
Ausgabe
Ausgabe
Acct#
Balance
03874
14.00
...
...
OK
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Wie hängt das alles zusammen? (2)
Client/Server-Interaktion
DB-Server
Start jsp
Start.jsp
Webseite
(html)
QueryIn.jsp
Übersicht
Literatur
Web-Server
Client
ConnectionServlet
Webseite
(html)
QueryOut.jsp
QueryServlet
Webseite
(html)
SchemaInformation.jsp
Webseite
(html)
CloseConnection.jsp
ExitServlet
Webseite
(html)
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
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Wie hängt das alles zusammen? (3)
Architektur von Web-Applikationen
• klassische Schichtenarchitektur (3-tier)
• Zusammenstellung von wichtigen Sprachen, Protokollen,
K
Komponenten
t usw.
• Client/Server- und Web-Applikationen werden nicht in dieser
Vorlesung behandelt
• Sie sind Gegenstand von Vertiefungsvorlesungen und
Praktika
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der Vorlesung
Vermittlung von Grundlagen- und Methodenwissen sowie Erwerb von
Fähigkeiten und Fertigkeiten im Bereich Datenbanken und
Informationssysteme:
• Nutzung von Informations- und Datenmodellen, insbes.
- Entity/Relationship-Modell und Erweiterungen
- Relationenmodell
Ziele der
Vorlesung
• Entwurf, Aufbau und Wartung von Datenbank-en
Übersicht
• Sicherung der Abläufe in Datenbanken
Literatur
- Modellierung von Miniwelten und Entwicklung von DB-Schemata
- Einsatz von SQL als DB-Standard-Sprache
- Transaktionskonzept mit ACID-Eigenschaften
- Mehrbenutzerbetrieb, semantische Integrität, Fehlerbehandlung
• Verwaltung und Handhabung semi- und unstrukturierter Daten/Dokumente
- Markup-Sprachen, Web-Zugriff
- XML-Datenmodell und XQuery
• Geschäftsprozessmodellierung und Abbildung auf Workflows
Voraussetzungen für Übernahme von Tätigkeiten:
• Entwicklung von betrieblichen Anwendungs- und Informationssystemen,
insbesondere DB-gestützte Anwendungen
• Planung und Realisierung von Geschäftsprozessen
• Systemverantwortlicher für Datenbanksysteme, insbes. Unternehmens-,
Datenbank-, Anwendungs- und Datensicherungsadministrator
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
Übersicht (vorläufig)
0. Übersicht und Motivation
• Was sind Informationssysteme?
• Rolle von Datenbanksystemen
1 Einführung und Grundbegriffe
1.
•
•
•
•
•
Miniwelt – modellhafte Abbildung
Information – was ist das?
Aufgaben eines Informationssystems (IS)
Daten in Informationssystemen
Beispiele für Informationssysteme
2. E/A-Architektur und Zugriff
•
•
•
•
•
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E/A-Architektur von Informationssystemen
Einsatz von Speicherhierarchien
Datenstrukturen auf Externspeichern
B-Bäume und B*-Bäume
Informationssuche bei strukturierten Daten
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Informationssysteme
Übersicht (2)
3. Informationsmodelle
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
• Vorgehensweise bei DB-Entwurf und -Modellierung
• Entity-Relationship-Modell (ERM)
• Erweiterungen, insbes. Abstraktionskonzepte
- Kardinalitätsrestriktionen
K di li ä
ik i
- Generalisierung, Aggregation
4. Grundlagen des Relationenmodells
• Konzepte des Relationenmodells (RM)
• Relationenalgebra
- Operationen
- Algebraische Optimierung
• Abbildung ERM  RM
5 Die Standardsprache SQL (SQL92)
5.
•
•
•
•
•
Anfragesprache
Datenmanipulation
Datendefinition
Abbildung von Beziehungen (Referentielle Integrität)
Wartung von Beziehungen (Referentielle Aktionen)
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Informationssysteme
Übersicht (3)
6. Transaktionskonzept
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
•
•
•
•
Überblick über ACID-Eigenschaften
Gewährleisten von Atomarität
Sicherung der Datenintegrität
Serialisierbarkeit
l
b k und
d Synchronisation
h
(Concurrency Control)
• Synchronisationsprotokolle: Überblick
• Aufgaben und Ziele der Fehlerbehandlung
7. Semistrukturierte Daten
•
•
•
•
XML-Einführung
Datenmodellierung mit XML
Neue Sprachkonzepte
A f
Anfrageverarbeitung
b it
mit
it XPath
XP th und
d XQuery
XQ
(Überblick)
(Üb bli k)
8. Unstrukturierte Daten
• Informationssuche bei strukturierten und unstrukturierten
Daten
• Information Retrieval, Suche und Dokumentenzugriff im Web
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Informationssysteme
Informationssysteme
Datenbanksysteme
Ziele der
Vorlesung
Übersicht
Literatur
Literatur
Elmasri, R., Navathe, S.:
Grundlagen von Datenbanksystemen, 3., überarbeitete
Auflage, Pearson Studium, 2009
Kemper, A., Eickler, A.: Datenbanksysteme – Eine Einführung, 8. aktualisierte und
erweiterte Auflage, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2011
Kemper, A, Wimmer, M.: Übungsbuch Datenbanksysteme, 3. Auflage, Oldenbourg
Wissenschaftsverlag, 2011
K d ß T.
Kudraß,
T (Hrsg.):
(H
) T
Taschenbuch
h b hD
Datenbanken,
t b k
F
Fachbuchverlag
hb h l Leipzig,
L i i 2007
Lausen, G.: Datenbanken – Grundlagen und XML-Technologien, Elsevier, München, 2005
Pernul, G., Unland, R.: Datenbanken im Unternehmen: Analyse, Modellbildung und
Einsatz, korrigierte Auflage, Oldenbourg-Verlag, 2003
Saake, G., Sattler, K.-U., Heuer, A.: Datenbanken – Konzepte und Sprachen, 4. Auflage,
mitp, 2010
Vossen, G.: Datenmodelle, Datenbanksprachen und Datenbankmanagementsysteme, 5.
Auflage, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2008
ZEITSCHRIFTEN:
TODS
Transactions on Database Systems, ACM Publikation (vierteljährlich)
Information Systems
Pergamon Press (6-mal jährlich)
The VLDB Journal (vierteljährlich)
Computer Science – Research and Development (vierteljährlich)
TAGUNGSBÄNDE:
SIGMOD
Tagungsband, jährliche Konferenz der ACM Special Interest Group on
Management of Data
VLDB Tagungsband, jährliche Konferenz „Very Large Data Bases“
IEEE Tagungsband, jährliche Konferenz „Int. Conf. on Data Engineering“
GI Tagungsbände der Tagungen der Gesellschaft für Informatik, Tagungen innerhalb
des Fachausschusses 2.5 Informationssysteme
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