Thema Modul 3 – Datenverarbeitung Datenbanken
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FHTW–Berlin Technisches Gebäudemanagement Thema Studienarbeit im Rahmen der Vorlesung Informatik I bei Dozentin Frau Dr. Antonova Modul 3 – Datenverarbeitung Datenbanken • Modelle • Konzepte • Abfragesprachen • Marktübersicht und Beispiele Ihrer Anwendungen • Praktische Aufgabenstellung / Praktisches Beispiel: o Programmieren Sie eine Datenbank, die die Datenbasis für eine Self-Service-Anwendung speichern könnte. o Stellen Sie sicher, dass verschiedene Webanwendungen an die Datenbank andocken könnten und aus diesem Grund das Datenmanagement innerhalb der Datenbank abgewickelt wird. o Erstellen Sie ein ER-Modell der Datenbank. vorgelegt von: Martin Sowinski Matrikel-Nr.: 518833 [email protected] Informatik I - Datenbanken Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS 1 EINFÜHRUNG 6 2 DAS DBMS / DIE DATENBANKMODELLE 9 2.1 DAS DATENBANKMANAGEMENTSYSTEM - DBMS 10 2.2 EBENEN DER DATENBANKANWENDUNGEN 10 2.2.1 EINSCHICHTIGE ANWENDUNGEN 12 2.2.2 ZWEISCHICHTIGE ANWENDUNGEN 12 2.2.3 N-SCHICHTIGE ANWENDUNGEN 14 2.3 DATENMODELLE 16 2.3.1 HIERARCHISCHE DATENBANKEN 17 2.3.2 NETZWERKDATENBANKEN 19 2.3.3 RELATIONALE DATENBANKEN 21 2.3.4 OBJEKTORIENTIERTE DATENBANKSYSTEME 24 3 3.1 DIE DATENBANKSPRACHE SQL 28 SPRACHKOMPONENTEN VON SQL 29 4 ER-MODELLE 30 5 NORMALISIERUNG 31 5.1 DIE ERSTE NORMALFORM 31 5.2 DIE ZWEITE NORMALFORM 31 5.3 DIE DRITTE NORMALFORM 32 5.4 DIE VIERTE NORMALFORM 32 Informatik I - Datenbanken Inhaltsverzeichnis 5.5 DIE FÜNFTE NORMALFORM 32 5.6 DIE BOYCE-CODD-NORMALFORM 33 6 PRAKTISCHE AUFGABENSTELLUNG 34 6.1 EINFÜHRUNG IN DAS BEISPIEL 34 6.2 FINDUNGEN EINES GESCHÄFTSPROZESSES 35 6.3 DATENBANKENTWURF UND ENTWICKLUNG DES ER-MODELLS 38 6.4 ENTSCHEIDUNGSFINDUNG FÜR DATENBANKFABRIKAT 40 6.5 UMSETZUNG DER PROGRAMMIERUNG 42 6.5.1 VERWENDETE DATENTYPEN 42 6.5.2 VERWENDETER ZEICHENSATZ UND VERWENDET SORTIERORDNUNG 42 6.5.3 ERSTELLEN DER TABELLEN 42 7 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 48 8 LITERATURVERZEICHNIS 49 Anlagen: Anlage 1: CD Anlage 2 Präsentation Anlage 3 Relationen MySQL-Datenbank 4 Informatik I - Datenbanken Inhaltsverzeichnis 1 Agenda • Introduction • The DBMS / Types of Databases o The Database Management System (DBMS) o Database Applications o Hierarchical Databases o Network Databases o Relational Databases Entity Relationship Model Normalisation of Databases o Object Relational Databases • Programming languages of Databases SQL • The Example 5 Informatik I - Datenbanken Einführung 1 Einführung Es gibt viele Gründe sich gerade im technischen Gebäudemanagement mit Datenbanken und ihrer Arbeitsweise auseinanderzusetzen. Ein Grund ist die wachsende Verbreitung von Datenbankanwendungen gerade bei intelligenten Gebäudemanagementsystemen. Ein anderer Grund ist die ständig wachsende Datenmenge, die so gespeichert werden sollte, dass wir als Nutzer dieser Daten sie auch beherrschen. Hierbei gibt es verschiedene Techniken. Fakt ist auch, dass die Menge der zu speichernden Daten in den vergangenen 20 Jahren stark zugenommen hat. Und dass die Perioden, in denen sich das Datenvolumen verdoppelt, immer kürzer werden. Aus diesem Grund wurden geeignete Systeme gesucht, um diese Datenmengen zu beherrschen. Die Entwicklung von leistungsfähigen Datenbanken zur Steuerung dieser Daten bekam eine große Bedeutung. So hat auch das Wissen über Datenbanken stark zugenommen. In Datenbanken wird die Verwaltung der Daten so organisiert, dass die Nutzer schnell und gezielt auf ihre Informationen zugreifen und diese auch auswerten können. Ein weiterer Aspekt ist die Speicherung von Daten aus Programmen. Die hat sich gerade in den letzten 10 Jahren dahingehend verändert, dass früher zum Beispiel Programmprozessdaten in Dateien ausgelagert oder direkt im jeweiligen Programm gespeichert wurden, nun aber die meisten Anwendungsprogramme, die ein großes Volumen an Prozessdaten erzeugen, diese Daten in Datenbanken speichern. Dies hat unter anderem auch den Vorteil, dass Daten programmübergreifend genutzt werden. Durch die Speicherung dieser Daten in einer Datenbank können verschiedene Programme auf die gleichen Informationen zugreifen. Im Technischen Gebäudemanagement wurden Datenbanken mit der Erweiterung von Anlagen der Gebäude-Leit-Technik und der Einführung des CAFM (Computer Aided Facility Management) etabliert. Eine praktische Anwendung, wie Sie bei der Royal BAM Group im Einsatz ist, zeigt die Abbildung 1. Im Zentrum der Anwendungen steht eine Oracle®-Datenbank, in der die Daten der zwei Hauptanwendungen SAP® und FaMe® gespeichert werden. Dabei werden die kaufmännischen Prozesse der Bauunternehmung im SAP und die Prozesse des Gebäudemanagements im FaMe abgebildet. Zusätzlich gibt es noch für verschiedene Projekte ein SelfServicePortal, über das die Nutzer von Gebäuden 6 Informatik I - Datenbanken Einführung mit der Objektleitung kommunizieren können. Diese drei Elemente greifen direkt auf eine Datenbank zu. Ein weiteres System für die aktive Steuerung von Immobilien und Gebäuden ist die GLT (Gebäudeleittechnik). Die verschiedenen Systeme in den einzelnen Gebäuden sind nicht gleichartig. Sie funktionieren an den Einsatzorten autark. Die Anbindung dieser Elemente an das CAFM geht nur über Schnittstellen zwischen den Datenbanken. Man nutzt die Datenbank der GLT um die Informationen für den Betrieb des Gebäudes zu sammeln und vorzuhalten. Die Auswertung dieser Daten findet dann aber in einem CAFM-System statt, da hierfür oft ergänzende Informationen benötigt werden. So sagt der Energieverbrauch eines Gebäudes zum Beispiel nur etwas aus, wenn man ihn auf die Nutzfläche bezieht. Erst mit der Koppelung von Gebäude- und Gebäudeprozessdaten ist der Facility Manager in der Lage, eine Aussage über die Wirtschaftlichkeit des Gebäudes zu treffen. Abbildung 1 - Mehrere Anwendungen greifen auf eine Oracle®-Datenbank zu Ein weiteres Beispiel für die Abbildung von kaufmännischen Prozessen in Unternehmen ist die Speicherung von Firmendaten. Wenn wir allein die Abteilungen Einkauf, Kreditoren und Debitoren betrachten, stellen wir fest, dass diese Abteilungen im Bereich der Firmendatenverwaltung (Geschäftspartnerdaten) zum größten Teil auf den gleichen Datenstamm zugreifen. Das sind im Detail Lieferantenadressen, die in allen Abteilungen gleichzeitig gepflegt werden. Durch Zusammenführung dieser Daten werden Redundanzen bei der Datenhaltung vermieden. 7 Informatik I - Datenbanken Einführung Die Vermeidung von Redundanzen war ein Hauptanliegen bei der Einführung der Datenbanken. In dieser Arbeit werden ich zuerst auf die verschiedenen Datenbankmodelle eingehen, wobei der Schwerpunkt bei den zukunftorientierten Modellen der relationalen und objektorientierten Datenbanken liegt. Anschließend sind die verschiedenen Datenbankanwendungen Thema der Betrachtung, bevor ich zu dem überaus wichtigen Thema der Programmier- und Abfragesprache SQL für Datenbanken komme. Im Anschluss an die Einführung der Grundbegriffe und Konzepte werde ich das praktische Beispiel umsetzen. Hierbei wird ein Anliegen der Bezug zum Fachgebiet Technisches Gebäudemanagement sein. 8 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Die verwendeten Datenbanken können sich beträchtlich in ihrer Organisation und ihrem Aufbau unterscheiden. Schon beim Ansatz zur Lösung von Datenbanksystemaufgaben sollte dies berücksichtigt werden. Die Entwicklung von Datenbanken hatte ihren Ursprung mit den hierarchischen Datenbanken. Eine Weiterentwicklung dieser waren dann die Netzwerkdatenbanken, aus denen schließlich die relationalen Datenbanken hervorgingen. Abbildung 2 - Aufgaben eines Datenbankmanagementsystems (DBMS) 1 Die vorerst letzte marktfähige Weiterentwicklung stellen die objektbezogenen Datenbanken dar. Diese sind aber heute noch relativ selten anzutreffen, da die relationalen Datenbanken sehr weit verbreitet sind und eine Umstrukturierung dieser Daten sehr aufwendig erscheint. 1 [2], S.51 9 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle 2.1 Das Datenbankmanagementsystem - DBMS Dem Datenbankmanagementsystem kommen ganz verschiedene Aufgaben zu, die sich von DBMS zu DBMS unterscheiden. Die Leistungsfähigkeit dieser Systeme entscheidet grundlegend über die Leistungsfähigkeit der Datenbanken an sich. Der Unterschied zwischen einem DBMS und der Datenbank liegt in der Funktion. Das DBMS stellt einen Funktionsrahmen zur Verfügung, der für die Nutzung der Datenbanken in Anspruch genommen wird. Innerhalb eines DBMS können mehrere Datenbanken angelegt werden. In der Datenbank selbst werden die Daten gespeichert und organisiert abgelegt. Hier können auch Programme und Prozesse gespeichert sein, aber die Organisation der Daten übernimmt das DBMS. Innerhalb des DBMS sind z.B. die Sicherheits- und Sicherungsfunktionen sowie die Benutzerverwaltung angesiedelt. Unter Sicherungsfunktionen versteht man zum Beispiel Abläufe die ein Recovery (Wiederherstellen) der Datenbank ermöglichen. Das DBMS kann aber auch mit Hilfe von Zusatzprogrammen umgangen werden. Zum Beispiel können die in die Datenbank gesendeten Daten durch externe Programme speziell aufbereitet werden. Man spricht dann von der Auslagerung des Datenmanagements. Das DBMS ist der große Rahmen, der das Handling mit den Datenbanken vorgibt. 2.2 Ebenen der Datenbankanwendungen 23 Die Betrachtung der Datenbankanwendungen entsprechen nicht im Gesamten der Betrachtung der DBMS. Hier sind die Managementsysteme Bestandteil einer Anwendung die über die Datenbank an sich hinaus geht. Es wird der Einsatz der Datenbanken in den Vordergrund gestellt. Die Speicherung der Daten, der Umgang mit den Daten und die Anzeige der Daten werden über drei Ebenen gesteuert. Wie in Abbildung 3 gezeigt, heißt die erste Ebene „Physische Ebene“. Hier werden die Daten gespeichert. Dazu dienen in der Regel die handelsüblichen Speichermedien, wie zum Beispiel Plattenlaufwerke. Die zweite Ebene ist die logische Ebene. Hier sind bestimmte Regeln und Kriterien zum Handling der Daten gespeichert. 2 [2] 3 [3] 10 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Eine weitere Ebene sind die Sichten. Als Sichten können Sie sich einen Ausschnitt aus der Gesamtheit der Daten vorstellen. Beim professionellen Einsatz von Datenbanken in Firmen werden den einzelnen Nutzern oder Benutzergruppen bestimmte Rechte übertragen, die die Sichtbarkeit der Daten steuern. Nicht jeder Nutzer wird alle Daten sehen können. Die meisten werden nur einen bestimmten Ausschnitt sehen dürfen z.B. nur die Daten, die für die Abteilung des Benutzers relevant sind. Die wenigsten Nutzer werden direkt auf die Daten in der Datenbank zugreifen. Hier werden sogenannte GUI Graphical User Interfaces verwendet, die den Umgang mit den Daten erleichtern. Typische Anwendungen dieser Art sind zum Beispiel Baulogis, FaMe, SAP oder pro27. Die als Beispiel aufgeführten Anwendungen sind professionelle Anwendungen, die gerade in der 2. Ebene, der Geschäftsebene, sehr komplex strukturiert sind. Aus diesem Grund sind diese Anwendungen auch vorwiegend als Application-Server-Anwendungen oder Web-Server-Anwendungen umgesetzt. Die Form, in der die Anwendung angeboten wird, ergibt sich aus der IT-Organisation der einzelnen Komponenten. In der IT-Struktur unterscheidet man nun einschichtige, zweischichtige und nschichtige Systeme. 4 Abbildung 3 - Ebenen eines DBMS 4 [3] 11 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle 2.2.1 Einschichtige Anwendungen Als einschichtiges System kann man zum Beispiel eine ACCESS-Anwendung sehen, die auf einem Rechner installiert und nicht netzwerkfähig ist. In der praktischen Anwendung kann das eine Datenbank sein, die zur Inventarisierung in einem neuem Objekt genutzt wird. Abbildung 4 - Schematische Darstellung einer einschichtigen Anwendung 5 In dem auf dem Rechner installierten System liegt die physische Ebene, in diesem Fall die Festplatte des Rechners, die logische Ebene, hier die Definition der Formulare und Abfragen und die Präsentationsebene, die von dem Formular und Abfrageergebnis selbst dargestellt wird. 2.2.2 Zweischichtige Anwendungen Bei zweischichtigen Anwendungen werden die Ebenen voneinander getrennt. Dabei gibt es zwei Herangehensweisen. Bei der ersten Variante wird die Präsentationsebene von der Geschäfts- und der physischen Ebene getrennt. Dabei übernimmt der Client-Rechner nur die Präsentation der Daten. Die eigentliche Leistung vollbringt ein Server auf dem die Geschäftslogik und auch die Datenbank selbst gespeichert sind. Der Vorteil einer solchen Anwendung ist die leistungsmäßig schwache Auslegung der Client-Rechner. Das wirkt sich positiv auf die Kosten einer Arbeitsplatzausstat- 5 [3], S.76 12 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle tung aus. Wegen der schwachen Auslegung der Client-Rechner werden diese Anwendungen auch als Thin-Client bezeichnet. 6 Abbildung 5 - Schematische Darstellung einer zweischichtigen Anwendung (Thin Client) Ein Nachteil dieser Konstruktion ist der vermehrt auftretenden bidirektionale Datenverkehr. Die Daten werden bei allen Abfragen immer vom Client zum Server und wieder zurück übertragen. Dies muss bei der Planung des Netzwerkes beachtet werden. Abbildung 6 - Schematische Darstellung einer zweischichtigen Anwendung (Fat Client) 7 Eine andere Möglichkeit stellen die sogenannten Fat-Client-Anwendungen dar. Hier beinhaltet der Client neben der Präsentationsebene auch die Businessebene. Aus diesem Grund muss dieser leistungsmäßig entsprechend stärker ausgeprägt sein, was zur Bezeichnung Fat-Client führte. 6 [3] S.77 7 [3] S.77 13 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Die Daten der Anwendungen werden auch in der physischen Ebene auf einem externen Server gespeichert, aber es entfällt der Traffic zwischen der Präsentationsund der Businessebene. Die Operationen oder auch Prozesse mit den Daten der Anwendung werden auf dem Client ausgeführt. Bei entsprechender Auslegung der Clients können diese Anwendungen sehr schnelle Antwortzeiten vorweisen. 2.2.3 N-schichtige Anwendungen Diese Art der Ebenenverteilung ist die, die zur Zeit am häufigsten im professionellen Bereich Verwendung findet und die auch in Zukunft noch weiter ausgebaut wird. Hier werden die Ebenen auch über mehrere Rechner verteilt, aber mit fortschreitender Leistungsnachfrage wächst auch die Verteilung. Für die Abarbeitung der Aufgabe sind hier immer zwei Gruppen von Servern notwendig. Die eine Gruppe ist mit der Datenhaltung betraut. Hier laufen die Datenbankserver. Die andere Gruppe erledigt die Anwendungsaufgaben. Um die heute geforderten Geschäftsprozesse in ihrer Komplexität zu bewältigen, wird gerade die Gruppe der Anwendungsserver sehr stark gerüstet. Häufig werden die Anwendungen schon bei der ersten Implementierung solcher Systeme über mehrere Server verteilt, um im täglichen Geschäftsbetrieb die nötige Performance zu erreichen. Abbildung 7 - N-schichtige Datenbankanwendung 8 8 [3], S.78 14 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Neben der grundlegenden Trennung von Anwendung und Datenbank gibt es nun mehrere Möglichkeiten der weiteren Verteilung. Ich möchte an dieser Stelle auf zwei eingehen. Zum Einen sind das die Intranetanwendungen und zum Anderen die Webanwendungen. Bei den Intranetanwendungen wird die Präsentationsebene bei den Client-Rechnern angesiedelt, die Geschäftslogik bei den Anwendungsservern hinterlegt und die Datenspeicherung wird von der physischen Ebene sichergestellt. Ein Nachteil dieser Methode ist die dezentrale Speicherung der Client-Software. Als Client-Programme werden häufig keine Standardsoftwareprodukte, wie etwa ein Internetbrowser, genutzt. Hier wird spezielle Clientsoftware verwendet, die auf jedem Client installiert und gewartet werden muss. Das erhöht den administrativen Aufwand bei Release-Wechseln und der Nutzerbetreuung. 9 Abbildung 8 - Schematische Darstellung ein N-schichtigen Webanwendung Eine andere Methode, die seit einigen Jahren einen starken Aufwind erfährt, sind die Internettechnologien. Hier wird die Präsentationsebene auf dem Anwendungsserver dargestellt. Die Präsentation der Daten im eigentlichen Sinne erfolgt aber in einem 9 [3] S.79 15 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle normalen Webbrowser. Gerade diese Verteilung birgt große Vorteile. Zum Einen sind auf den Client-Rechnern nur das Betriebssystem und ein Browser nötig und keine aufwendigen lokalen Installationen. Zum Anderen kann man auch mit firmenfremden Rechnern auf die Systeme von außen zugreifen. Das bringt den Mitarbeitern eine gewisse Unabhängigkeit und es erlaubt Kunden, Geschäftspartnern und Auftragnehmern das System mit zu nutzen, dies natürlich nur in einem begrenzten Rahmen. Der Vorteil den solche Systeme mit sich bringen ist klar. Sie sparen Arbeit, weil zum Beispiel Doppeleingaben vermieden werden. Ein auf den Geschäftsprozess abgestimmter Workflow kann somit für die Vorgangsbearbeitung die Zeit, die für die Verwaltungsaufgaben anfallen, stark minimieren. Gerade die Internetanwendungen werden in den nächsten Jahren weiter an Bedeutung gewinnen. 2.3 Datenmodelle Datenmodelle bezeichnen die Art der Datenstrukturierung. Sie geben den Rahmen für die Organisation der Daten in der Datenbank vor. Datenmodelle kann man sich ähnlich einer Programmiersprache vorstellen. Hier werden die generischen Strukturen und Operatoren definiert, die dann für das Datenmanagement benötigt werden.10 Für die Definition des Datenmodells betrachtet man zwei Bereiche. Auf der einen Seite muss die Struktur der Daten definiert werden, auf der anderen Seite betrachtet man das Handling der Daten. Das heißt, das Ändern der Daten in der Datenbank und das Auswerten der Informationen. Den ersten Teil bezeichnet man als Datendefinitionssprache und den zweiten Teil als Datenmanipulationssprache. In modernen Datenbanksprachen sind diese beiden Sprachteile zusammengefasst.11 Das Thema Datenbanksprachen ist so umfangreich, dass es im Rahmen dieser Arbeit nur zu einem geringen Teil Beachtung findet. Ich werde in einem späteren Abschnitt konkret auf die Datenbanksprache SQL und deren Aufteilung der verschiedenen Sprachelemente eingehen. 10 [3] S.20-26 11 [2] S.21-40 und [3] S.20-26 16 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle 2.3.1 Hierarchische Datenbanken Die Entwicklung der Datenbanken begann mit den hierarchischen Datenbanken. Einige der hier verankerten Grundkonzepte werden auch noch bei späteren Evolutionsstufen verwendet. Bei der Entwicklung wollte man reale Einheiten hierarchisch zerteilen und so eine Speicherstruktur für die Datenbankanwendung finden. Deutlich wird das in Abbildung 9. Hier wird die Aufteilung von der Liegenschaft, als größte reale Einheit, zu den Räumen, als kleinste Bestandteile dieser Einheit, vorgenommen. Bei dieser Anordnung werden die einzelnen Verzweigungspunkte als Knoten bezeichnet. Der Wurzelknoten ist die Liegenschaft und alle der Liegenschaft nachgeordneten Knoten werden Kindknoten genannt. Jeder einem Kindknoten vorgeordneter Knoten wird als Elternknoten dieses Kindknotens dargestellt. In der Abbildung 9 wird die Beziehung im Bereich der „Freiflächen“ dargestellt. Hier ist der Knoten „Freiflächen“ der Elternknoten für „Natürliche Oberflächen“. Die einzelnen Hierarchieebenen werden graduiert, d.h. nach jedem Knotensprung erhält die der aktuellen Ebene folgende Kindebene einen um eins erhöhten Grad. Das revolutionäre an diesen Systemen war unter anderem die Mehrbenutzerfähigkeit. Während Dateien immer nur von einer Person geöffnet und bearbeitet werden konnten, erlaubten die Datenbanken mehreren Benutzern gleichzeitig den Zugriff auf die Datenbasis. Die Daten konnten mit Hilfe von Schnittstellen zwischen den verschiedenen Anwendungsprogrammen zum ersten Mal programmunabhängig gespeichert werden. Die Daten wurden mit Hilfe von Knotenangaben in das System gebracht. Hierin lag jedoch auch ein Nachteil, weil alle in der Datenbank liegenden Knoten nacheinander von der Wurzel und danach von links nach rechts zur Prüfung angefahren wurden. Das machte das System sehr langsam. Ein anderer Schwachpunkt war die strukturelle Abhängigkeit der Anwendungsprogramme von der Datenbank. Die Abgrifftechnik, wie sie schon oben beschrieben wurde, legte nahe, Daten, die besonders häufig angegriffen wurden, links anzuordnen, da diese Seite zuerst bei der Suche nach einer Entsprechung für den Datenpunkt abgegriffen wurde. So kam es, dass man hierarchische Datenbanken zur Performanceoptimierung häufig umstrukturierte. Da die Anwendungsprogramme aber fest auf die Äste dieses Datenbaumes zugriffen, mussten auch sie bei derartigen Änderungen angepasst werden. Das war häufig sehr aufwendig und kostenintensiv. 17 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Abbildung 9 - Struktur einer hierarchischen Datenbank Auch die baumartige Struktur provozierte Fehler durch die Administratoren. Daten wurden durch falsches Löschen von Knoten vernichtet. Löschte man nämlich einen Elternknoten, so wurden alle ihm nachgeordneten Kinderknoten auch bereinigt. Die beiden nächsten Punkte besiegelten das Schicksal dieser Konstruktion endgültig und waren gleichzeitig für die Konzeption der nachfolgenden Strukturen von entscheidender Bedeutung. In der Phase als die hierarchischen Datenbanken eingesetzt wurden, gab es noch keine Standards für den Datenaustausch. Ein Frabrikationswechsel von einer Datenbank zu einer anderen brachte enorme Schwierigkeiten mit sich, so dass der Aufwand für eine Portierung häufig einer Neuentwicklung glich. Aus diesen Schwierigkeiten lernten die Entwickler und schufen verschiedene Standardschnittstellen für den Datenaustausch zwischen den jeweiligen Datenbanken. Auch aus den letzten Punkten wurde ein großes Potential für weitere Entwicklungen gewonnen. Wenn wir die Entity Relations, die Beziehungen zwischen den Datensätzen betrachten, fällt auf, dass ein Elternknoten zwar beliebig viele Kindkno18 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle ten haben darf, aber dass umgekehrt ein Kindknoten nur ein Elternknoten haben darf. Datenbanktechnisch ausgedrückt, kann diese Art von Datenbanken zwar 1:nBeziehungen darstellen, aber nicht n:m-Beziehungen. Das schränkte die Leistungsfähigkeit gegenüber den nachfolgenden Konzepten stark ein. Auf diese Beziehungen werden ich genau im Abschnitt zur ER-Modellierung (Entity Relationship Model) eingehen. Das hierarchische Modell wurde abgelöst von den Netzwerkdatenbanken. 2.3.2 Netzwerkdatenbanken Die Probleme, die aus der Anwendung des hierarchischen Datenbankmodells resultierten, sollten mit der Schaffung der Netzwerkdatenbanken beseitigt werden. Wenn wir auf die hierarchischen Systeme blicken, waren die größten Hindernisse in der Portierungsfähigkeit der Datenbanken und in der mangelnden Fähigkeit der Darstellung von m:n Beziehungen zu sehen. Zur Umsetzung dieser Anliegen gab es einen freiwilligen Zusammenschluss von Computerherstellern, -anwendern und staatlichen Einrichtungen.12 Dieser Zusammenschluss wurde CODASYL (Conference on Data System Languages) genannt. Die Verbindung entstand bereits im Jahre 1959 in den USA und ein Ergebnis der Arbeit war die Weiterentwicklung der Programmiersprache COBOL. Erst 1973 wurde dann mit dem Bericht CODA73 der Grundstein für die Netzwerkterminologie gelegt. Die beiden elementaren Anforderungen an die Netzwerkdatenbanken wurden erreicht. Die Einführung der Standardsprache COBOL trug dazu bei, dass es bessere Voraussetzungen für die Portierung gab. Außerdem änderte man die Beziehungsfähigkeit der Datensätze. Wenn Sie sich zuerst die Abbildung 9 ansehen und anschließend die Abbildung 10, werden Sie einen fundamentalen Unterschied erkennen. Die Redundanzen aus der Kindebene 6. Grades wurden abgebaut. Die Reinigungsklassen werden nun nur noch ein Mal gespeichert und können beliebig oft anderen Elementen zugeordnet werden. Das sparte für die Zukunft enorme Speicherkapazität durch Verhinderung von Redundanzen 12 [2], S.59-70 19 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Abbildung 10 - Struktur einer Netzwerkdatenbank Eine andere Errungenschaft stellt die Einführung der Subschemas dar. Innerhalb der Benutzerebene wurde es nun ermöglicht jedem Nutzer eine eigene Sicht auf die Summe aller Daten zu geben. Dies war nicht nur für Nutzer im eigentlichen Sinne wichtig, sondern auch für bestimmte Anwendungsprogramme, die auf die Daten zugreifen. Die Programmierer befassten sich jetzt nur noch mit dem Teil der Datenbank, der wirklich die benötigten Daten für die Anwendung betrifft. Dies stellt eine enorme Erleichterung im Gegensatz zu den hierarchischen Datenbanken dar, bei der sich die Anwendungsprogrammierer noch mit der gesamten Datenbankstruktur auseinandersetzten.13 Diese Art der Datendarstellung wurde bis in die heutigen Systeme mitgenommen und weiterentwickelt. Das heute als View bekannte Konzept, ist fester Bestandteil von Methoden vieler moderne DBMS. So hat Oracle Praktiken entwickelt, bei denen Views zur Speicherung und Zwischenspeicherung von Daten genutzt werden können. Das Problem der Portierung, welches das hierarchische System mit sich brachte, konnte jedoch noch einige Zeit nicht gelöst werden. Obwohl 1971 auf der CODASYL eindeutige Regeln zur Verbesserung der Portierbarkeit von Datenbanken gefunden wurden, fanden diese Vorschriften bei den Herstellern keine Akzeptanz. Sie wollten verhindern, dass Kunden zu schnell zu anderen Anbietern wechseln könnten. Die 13 [5], S.842 20 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Vorteile wurden von den Herstellern erst später bemerkt, danach versuchten die Anbieter aber sich durchgängig an diese Regeln zu halten.14 Aus eigener Erfahrung kann ich aber sagen, das es auch heute noch zu einer der spannendsten Aufgaben gehören kann, große Datenbanken zusammenzuführen. Dies ist zum Beispiel notwendig, wenn Firmen fusionieren. Auch wenn bestimmte Regeln heute eingehalten werden und es bestimmte Schnittstellen zwischen den verschiedenen DBMS gibt, so ist doch der Inhalt der Datenbank und deren Struktur sehr inkonsistent. 2.3.3 Relationale Datenbanken Die relationalen Datenbanken sind in den heutigen Anwendungen am weitesten verbreitet. Viele der modernen Anwendungsprogramme in der Wirtschaft arbeiten auf der Basis von relationalen Datenbanken. Beispiele hierfür sind SAP, FaMe 6.0, Baulogis, M24 oder Build-Online. Erstmals vorgestellt wurde der Begriff des relationalen Datenbankmodells 1970 von E.F. Codd. In der Zeitschrift „Communications of the ACM“ wurde damals dieser Artikel veröffentlicht. Die Ansichten zu Datenbanken und Datenmodellen waren sehr modern und das relationale Modell wurde gerade wegen seiner Einfachheit zu einem waren Erfolgsmodell.15 Während bei den Netzwerkdatenbanken in Bezug auf die hierarchischen Systeme, die Struktur lediglich ergänzt wurde, stellt die Schaffung der relationalen Datenbanken einen völlig neuen Schritt in der Technologie dar. Dieses Datenbankmodell löste eine „sprunghafte Entwicklung“ im Bereich der Datenbanken aus.16 Visuell kann man sich die relationalen Datenbanken als ein Sammelwerk von Tabellen vorstellen, wobei die einzelnen Datensätze auf mehrere Tabellen verteilt wurden. Die Verteilung der Daten nimmt man nach den sechs Normalisierungsregeln vor. Ein Hauptanliegen der relationalen Datenbanken ist die Vermeidung von Redundanzen. Hierauf kann man seit der Existenz der Netzwerkdatenbanken gezielt Einfluss nehmen. Das Konzept zur Vermeidung der Datendoppelung ist durch Schaffung des 14 [2], S.59-61 15 [4], S.51-55 16 [4], S.51-55 21 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle relationalen Konzeptes sehr verbessert worden. Zur Erklärung möchte ich das Beispiel der Speicherung von Raumdaten einführen. Wie in Abbildung 11 zu sehen ist, habe ich dazu die vier Tabellen „Liegenschaft“, „Gebäude“, „Ebene“ und „Raum“ erstellt. Die Daten, die zur Charakterisierung der Räume in einem Gebäude notwendig sind, werden auf die genannten Tabellen verteilt und miteinander verknüpft. Der Sinn dieser Vorgehensweise wird deutlich, wenn wir als Gegenbeispiel die Daten in einer Tabelle speichern. Abbildung 11 - Relationale Struktur zur Speicherung von Raumdaten Zuvor möchte ich jedoch die Vorteile erläutern, die die Vermeidung von Redundanzen mit sich bringt. Die beiden Hauptargumente sind die Garantie auf durchgängige Datenintegrität und das Einsparen von Speicherplatz. Durchgängige Datenintegrität heißt, dass der User nur an einer Stelle Daten ändert und diese Änderung durch das ganze System geführt wird. Diese Vorgehensweise möchte ich an einem Beispiel erläutern. Wir wollen Daten für 700 Räume in einem Gebäude mit 7 Ebenen abspeichern. Bei einer Speicherung in einer einzigen Tabelle, würden sich die Daten der Liegenschaft und des Gebäudes in jedem Datensatz ganz und die Daten zu den Ebenen teilweise wiederholen. Das bedeutet, das diese Tabelle 26 Spalten enthalten würde. 22 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle In den Daten würden Redundanzen auftreten. Bei einer Hochrechnung würden wir für jeden Datensatz 26 Datenfelder und somit bei der Erstellung der 700 Datensätze 18200 Datenfelder erzeugen. Bei einer relationalen Speicherung, wie es in der Abbildung 11 dargestellt wurde, werden die Daten über mehrere Tabellen verteilt und dadurch Redundanzen vermieden. Das heißt, dass die Daten, die nur die Liegenschaft betreffen auch nur in der Tabelle für die Liegenschaften gespeichert werden und in den Tabellen, in denen sich die Daten auf die Liegenschaftsdaten beziehen, eine Art Verlinkung eingebaut wird. In unserem konkreten Beispiel wird die Verknüpfung der Daten durch das Abspeichern der Primary–Keys in den Bezugstabellen als Foreign–Key geschaffen. In dem gewählten Beispiel beginnen die Spaltennamen, welche die Foreign–Keys abspeichern mit dem Kürzel „FK“. So speichert man die Daten in der Tabelle „Gebäude“ von der Liegenschaft in der Spalte „FK_Liegenschaft“. Hier wird nur eine Spalte reserviert, die den Primary Key der Tabelle Liegenschaft fasst. Ähnlich wird der Bezug zwischen den Tabellen „Gebäude“ und „Ebene“ und zwischen den Abbildung 11 - Alle Tabellen „Ebene“ und „Raum“ geknüpft. Für das Speichern Daten in einer Tabelle des gleichen Informationsgehaltes wird somit jeweils ein Datensatz in den Tabellen „Liegenschaft“ und „Gebäude“, sieben Datensätze in der Tabelle „Ebene“ und 700 Datensätze in der Tabelle Raum erstellt. Das ergibt folgende Anzahl von Attributen in den Tabellen: Liegenschaft 7 Attribute Daraus folgt eine Datenfeldanzahl von: Gebäude 9 Attribute 1 DS * 7 ATT + 1 DS * 9 ATT + 7 DS * 4 Ebene 4 Attribute ATT + 700 DS * 12 ATT= Raum 12 Attribute 8444 DF (Datenfelder) Der Unterschied ist sehr deutlich. In der ersten Variante benötigten wir 18200 Datenfelder in der zweiten Variante nur noch 8444 Datenfelder. An dieser Stelle wird auch 23 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle deutlich was mit der Durchgängigkeit der Datenintegrität gemeint ist. Ändert sich zum Beispiel durch einen Umbau oder Umnutzung die Gebäudebezeichnung, nimmt man die Änderung bei dem relationalen Modell nur in einem Datensatz der Tabelle „Gebäude“ vor. Alle anderen Datensätze, die mit dem betreffenden Datensatz verbunden sind, erhalten nun immer die richtigen Informationen. Bei einer Speicherung aller Daten in einer Tabelle müssten hier im Beispiel alle 700 Datensätze geändert werden. Bei 700 Datensätzen, die alle zu einem Gebäude gehören, mag das noch übersichtlich sein, aber wenn von verschiedenen Gebäuden hier die Daten abgelegt werden, ist das System in dieser Hinsicht sehr störungsanfällig. Fehler am Informationsgehalt einer Datenbank führen zur Inakzeptanz der Systeme. Gerade bei der Einführung von Systemen kann das äußerst hinderlich sein. Wer relationale Datenbanken verstehen will, muss sich mit den Themen SQL und auch ER-Modell beschäftigen. SQL ist die unverzichtbare Abfragesprache für Datenbanken. SQL, ausgeschrieben structured query language, ist eine logische Abfragesprache, die es ermöglicht, die entsprechenden Daten aus den jeweiligen Tabellen zu ziehen. In einem ER-Modell (Entity Relation Modell) werden die einzelnen Beziehungen zwischen den Tabellen geplant und auch nachgehalten. Das ER-Modell ist der technische Fahrplan durch die relationalen Datenbanken. Das oben gewählte Einführungsbeispiel zeigt, dass der Vorteil, den die Verteilung der Informationen auf mehrere Tabellen in Hinsicht aus Datenqualität und –quantität existiert, den Nachteil induziert, dass die Datenbanken sehr groß und unübersichtlich werden können. Hier ist das ER-Modell unverzichtbar. Es zeigt wo die Daten der Zieltabellen herkommen. Relationale Datenbanken werden auch in Zukunft eine große Anwendung finden, weil sie bereits sehr stark verbreitet sind. Eine Umstellung dieser Systeme kostet sehr viel Zeit und auch Geld. Aus diesem Grund scheuen sehr viele Unternehmen die Umstellung der Systeme. Das ist auch ein Grund, für die weitere Existenz von hierarchischen oder netzwerktechnischen Datenbanken. 2.3.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Die objektorientierten Datenbanken stellen einen neuen Schritt in der Entwicklung der Datenbanken dar. Die Konzeption dieser Datenbanken stammt schon aus dem Jahr 1981. Dieser Ansatz hat es zur Zeit sehr schwer sich durchzusetzen, weil die 24 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle meisten Datenbankanwendungen auf der Basis von relationalen Strukturen arbeiten. Anwendungen, die schon implementiert wurden und sich in der Betriebsphase befinden, sind sehr schwer auf das neue System anzuheben. Aus diesem Grund scheuen Anwender diesen Schritt. Diese Rahmenbedingungen beeinflussen die Einführung dieser Systeme. Es gibt aber auch weitere Gründe die gegen den Einsatz von OODBMS sprechen. Während die oben bereits genannten Argumente jedes System betreffen, das sich in einem professionellen Einsatz befindet, treffen diese speziell auf das OODBMS zu. Auch wenn die Konzeption dieser Art der Datenspeicherung schon mehr als zwanzig Jahre zurückliegt, haben es die Hersteller der Software noch nicht geschafft, Definitionen von Standards für Datenübernahme, Datenim- oder export festzulegen. Das führt zu Problemen, wenn Daten einer Datenbank auf die eines anderen Herstellers umgesetzt werden sollen. Des Weiteren sind ein Großteil der OODBMS nicht plattformunabhängig. Bei einem Vergleich der Performance zwischen relationalen und objektorientierten Modellen schneiden die objektorientierten Systeme schlechter ab. Relationale Datenbanken belasten die Hardware bei gleicher Output-Leistung geringer als die objektorientierten. Das ist besonders für große Business-Anwendungen zum Nachteil. Trotzdem gibt es hier Anwendungen, die erfolgreich auf dieser Basis arbeiten. Ein großer Vorteil dieser Software ist die Wiederverwendbarkeit der Programmierung. Hier hat Microsoft® eine sehr richtungsweisende Technologie Namens „dotNET®“ auf den Markt gebracht, die es ermöglicht, die objektorientierten Ansätze fabelhaft umzusetzen. Die dot-NET-Technologie stellt einen Pool von objektorientierten Programmiersprachen mit dem inzwischen weit verbreiteten Datenbankserver MSSQL zur Verfügung. Der Ansatz zu einer Objektorientierung wird in der Mehrzahl als Mischform gestaltet. Man spricht hier von objektrelationalen Datenbanken. Damit reagiert man aktiv auf die Schwächen der OODBMS. Während die Anwendungsprogramme in einer objektorientierten Programmiersprache geschrieben werden, bleiben die Daten aber streng relational organisiert. Als Beispiel ist hier Oracle® zu nennen. Durch Einführung der objektorientierten Programmiersprache PL-SQL in der Version 8i hat Oracle® die Datenbanken objektrelational ausgestattet. Der PL-SQL-Code wird den Tabellen beigefügt. Somit werden den Datensätzen Methoden und Prozesse in Form von Triggern und Procs mitgegeben. 25 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle Dennoch gibt es reine OODBMS. Bei den herkömmlichen RDBMS ist man bisher von einem inaktiven Datenbestand ausgegangen. Dies ändert sich grundlegend bei den objektorientierten Datenbanken. Wie die Abbildung 12 zeigt, sind die Objekte die zentralen Elemente der objektorientierten Systeme. In den Datenbanken werden die Klassen definiert. Die Objekte sind die datentragenden Elemente dieser Klassen. So besteht eine Klasse aus einer beliebigen Menge von Objekten. In der Klasse sind auch die Eigenschaften der Objekte in Form von Attributen und Methoden definiert. So setzt sich eine Klasse aus Objekten, Attributdefinitionen und Methoden zusammen. Methoden sind eine Art von Miniprogrammen, die die Eigenschaften oder auch das Verhalten der Objekte umstandsabhängig beeinflussen. Auf der anderen Seite, in Abbildung 12 als grüner und roter Strang dargestellt, gehören die in der Klasse definierten Attribute und Methoden mit den jeweils spezifischen Werten zu den jeweiligen Objekten. Jedes Objekt ist erst sinnvoll definiert mit der Speicherung der objektspezifischen Daten. Abbildung 12 - Innere Struktur von objektorientierten Datenbanken In dieser Klassendarstellung kann, wie bei der Objektorientierung üblich, zwischen den Klassen eine Vererbung stattfinden. D.h. es gibt sogenannte Mutter- und Kindklassen. Dabei sind die Grunddaten durch die Mutterklasse vorgegeben und in den Kindklassen wird eine weitere Spezifikation durchgeführt. 26 Informatik I - Datenbanken 2 Das DBMS / Die Datenbankmodelle In dem Beispiel in Abbildung 13 nach Geißler [2] geht man davon aus, dass die Grundattribute in der Klasse Person erstellt wurden. Die beiden nun folgenden Kindklassen Kunde und Berater sind zwar auch als Personen zu charakterisieren. Sie unterschieden sich jedoch grundlegend in ihrer realen Funktion. Es werden die beiden Kindklassen Kunde und Berater geschaffen, die die Attribute Vorname, Name und Telefonnummer von der Mutterklasse übernehmen. Dann wird ihnen ein weiteres Attribut hinzu gegeben. Mit Methoden ist die Verfahrensweise ähnlich. Das Nutzen der Vererbungspraktiken ist in der Weise von Vorteil, dass der Programmcode nicht doppelt eingebracht werden muss. Abbildung 13 - Vererbung in Kindklassen 17 Die oben genannten Probleme bei der Anwendung von OODBMS wurden mit der Verbreitung der von Microsoft® eingeführten Dot-net-Technologie® herstellerspezifisch weitestgehend gelöst. Für die Zunkunft bleibt die Schaffung herstellerübergreifender Standards eine Herausforderung, um die objektorientierten Systeme stärker am Markt zu positionieren. 17 Nach [2], S.74 27 Informatik I - Datenbanken 4 ER-Modelle 3 Die Datenbanksprache SQL18 SQL ist eine standardisierte Sprache mit der es ermöglicht wird Datenbanken zu beeinflussen. Sie wurde anfangs von IBM grundlegend entwickelt, bevor dann die Bedeutung der relationalen Datenbanken erkannt wurde. Ihren Ursprung hatte die Sprache schon Anfang der 70er Jahre. IBM hat damit das erste relationale Datenbankprojekt bearbeitet. Die Standardisierung wurde dann vom American National Standards Institute (ANSI) vorgenommen. In Deutschland werden diese Standards vom Deutschen Institute für Normung bereitgestellt. Die Standardisierung begann Anfang der 80er Jahre. Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Versionen dieser Standardisierung veröffentlicht. Die erste Veröffentlichung wurde 1986 vorgenommen. Die Version wurde unter dem Namen SQL1 eingeführt. Es folgten dann Aktualisierungen in den Jahren 1989, 1992 und 1995. Einen großen Entwicklungsschritt brachte die Version SQL99 (aus dem Jahr 1999), da hier bereits objektorientierte Elemente berücksichtigt wurden. Heute ist SQL aus der Datenbanklandschaft nicht mehr wegzudenken, aber auch SQL hat ein Problem. Mit der Entwicklung der Datenbanken gibt es eine Begleiterscheinung, die auch schon oben beschrieben wurde und die sich durch die Evolution der Datenbanken wie eine roter Faden zieht. Es ist die fehlende Standardisierung, die auch in der Datenbankentwicklung zuletzt die Einführung der objektorientierten Datenbanken stark behinderte. Die späte Standardisierung von SQL durch das ANSI hat hier eine allgemein auftretende Verunreinigung von SQL bei den jeweiligen Datenbankanbietern zur Folge. Man spricht von SQL-Dialekten. Das wohl sauberste SQL wird zur Zeit von der Open-Source-Datenbank MySQL verwendet. Hier gibt es nur ganz geringe Abweichungen vom Standard. Jeder Anbieter von Datenbanken hält seinen Dialekt bereit. Die bekanntesten sind Jet-SQL® von Microsoft® und Oracle-SQL® von Oracle®. Einen einheitlichen Standard wieder in die Datenbanklandschaft zu bringen, wird auch in Zukunft daran scheitern, dass die Funktionen und das Handling der verschiedenen Produkte sich sehr stark unterscheiden und auf im Laufe der Zeit entwickelt haben. 18 [10] 28 Informatik I - Datenbanken 4 ER-Modelle 3.1 Sprachkomponenten von SQL Die Sprache SQL gliedert sich in drei Komponenten. Die erste befasst sich mit der Organisation der Datenbank, sie wird Data-Definition-Language kurz DDL bezeichnet. Die DDL beinhaltet alle Befehle und Sprachelemente, die es ermöglichen eine Datenbank aufzubauen. Das sind zum Beispiel „create database“ oder „create table“, um eine Datenbank oder eine Tabelle in einer Datenbank zu erstellen. Aber auch Befehle um einzelne Elemente oder Objekten wieder zu löschen oder zu ändern sind enthalten. Die Daten werden über die zweite Komponente angesteuert. Sie heißt DataManipulation-Language (DML). Mit Hilfe dieser Sprachelemente werden Daten in die Tabellen gefüllt oder geändert. Der umfassendste Befehl in dieser Gruppe ist die Selectanweisung. Dieser Befehl sorgt dafür, dass wir uns die Daten, die wir abspeichern auch wieder anzeigen lassen können. Die Möglichkeiten, die der jeweilig verwendete SQL-Akzent in dieser Phase mit sich bringt, ist sehr entscheidend dafür, wie die Struktur der Datenbank gestaltet werden muss, um entsprechende Informationen aus den Daten zu gewinnen. Die dritte Komponente ist die Data-Control-Language (DCL). In der DCL sind alle Sprachkonstrukte enthalten, die die Sicherheit der Daten bestimmen. Hier ist das Vorgehen für Backups oder Exporte beschrieben. Diese Komponente enthält aber auch alle Befehle zur Benutzerverwaltung und Sichten- oder Datenzugriffssteuerung. Hierfür werden beispielsweise die Befehle „grant" oder „dany“ verwendet. Bei der Benutzerverwaltung von Datenbanken werden häufig Rollen verwendet. Mehreren Benutzern wird eine Rolle zugewiesen. Die Zugriffssteuerung erfolgt dann über die Rechtevergabe zu einer Rolle. Das vereinfacht die Administration besonders bei sehr vielen Nutzern, weil die Rechte dann nicht dem einzelnen Nutzer zugewiesen werden, sondern einer Rolle. Die Rolle kann man sich auch als Benutzergruppe vorstellen. 29 Informatik I - Datenbanken 4 ER-Modelle 4 ER-Modelle19 Mit Hilfe eines Entity-Relationship-Modells werden bei der Erstellung des Datenbankentwurf die verschiedenen Beziehung der Entitäten dargestellt. In unserem Fall sind die Entitäten die Datenbanktabellen. Bei der Umsetzung des praktischen Beispiels ist das ER-Modell für die Datenbank abgebildet. Entwickelt wurde diese Herangehensweise von Chen 1976. Mit der Anwendung dieser Methode wurde sie über die Jahre weiterentwickelt. Die Detailtiefe des Modelles kann stark differieren. Man unterscheidet die reine Darstellung der Entitäten, die Darstellung der Entitäten mit Attributen, mit Beziehungen, das ER-Diagramm und die Darstellung von Aggregationen und Gruppierungen in einem ER-Modell. Bei der Umsetzung der praktischen Aufgabe habe ich ein ER-Modell entwickelt, das die Tabellen mit ihren Attributen und den Beziehungen zwischen den einzelnen Tabellen darstellt. Bei der Darstellung der Tabellen mit den Attributen ist es wichtig, die primären und die fremden Schlüssel zu berücksichtigen. Erst hierdurch werden die Beziehungen zwischen den Tabellen sichtbar. 19 [6], S.35-48 30 Informatik I - Datenbanken 5 Normalisierung 5 Normalisierung Für die gleichwertige Strukturierung der Tabellen in den Datenbanken wurden die Normalisierungsregeln vereinbart. Bei der strikten Anwendung dieser Regeln ist garantiert, dass Redundanzen vermieden werden und die Datenkonsistenz gewährleistet ist. Die Normalisierung besteht zur Zeit aus den fünf Normalformen und der Boyce-Codd-Normalform (BCNF). Dabei stellen die erste bis zweite Normalform die Grundformen dar. Die anderen Normalformen sind als Ergänzungen anzusehen. Bei der Anwendung der Normalisierung besteht die Gefahr, dass man die Datenbank zu stark strukturiert und dadurch die Abfragezeiten sehr lang werden. Aus diesem Grund sollte man das Ziel, das hinter einer Datenbankanwendung steht nicht aus den Augen verlieren. 5.1 Die erste Normalform Die erste Normalform dient der Vermeidung von Redundanzen innerhalb der Tabellen. Sie lautet: „Eine Tabelle befindet sich in der Ersten Normalform, wenn jedes Attribut nur einmal in einer Tabelle vorkommt.“20 Das bedeutet für den Datenbankentwurf, dass alle Spalten aus der Tabelle ausgegliedert werden müssen, deren Sinn in der Tabelle mehrfach vorkommt. Wenn in einer Tabelle mehrfach eine Spalte mit der Bezeichnung „Name“ vorkommen würde, so dass es zum „Name1“, „Name2“ usw. kommen würde, so müssten diese Spalten in eine andere Tabelle ausgegliedert werden. Damit würde man zwar die Redundanzen nicht ganz vermeiden, weil man die Schlüssel zu diesen Namen in den gleichen Spalten in der Haupttabelle speichern müsste, aber diese Vorgehensweise würde die Daten besser kontrollierbar machen. 5.2 Die zweite Normalform Bei der eindeutigen Bestimmung von Datensätzen ist es möglich den Primärschlüssel in einer Tabelle zu splitten und über mehrere Spalten zu verteilen. Der Primärschlüssel ergibt sich dann aus der Kombination dieser Teilschlüssel. Hier setzt die zweiten Normalform an: 20 [9], S.52 31 Informatik I - Datenbanken 5 Normalisierung „Eine Datei ist in der Zweiten Normalform, wenn sie der Ersten Normalform entspricht und die Nichtschlüsselfelder ausschließlich vom Gesamtschlüssel, nicht von einem Teilschlüssel abhängen.“21 Die Verteilung über mehrere Spalten hat den Vorteil, dass man die Vermeidung einer Datenfeldkombination innerhalb eines Datensatzes sicherstellen kann. Auch wenn dadurch ein Datensatz eindeutig identifiziert werden kann, sollte man nicht auf einen Hauptschlüssel für den Datensatz verzichten. 5.3 Die dritte Normalform Die dritte Normalform zielt auf die Folgebeziehung zwischen den einzelnen Datensätzen ab. Wenn aus einem Wert in der Spalte g ein Wert in einer anderen Spalte folgt, sollten beide Spalten ausgegliedert werden. Die Spalte g verbleibt zusätzlich in der Quelltabelle und bildet somit die Relation zwischen den beiden Tabellen. Die dritte Normalform lautet: „Eine Datei ist in der Dritten Normalform, wenn sie der Zweiten Normalform entspricht und die Nichtschlüsselfelder nicht von anderen Nichtschlüsselfeldern abhängen.“22 5.4 Die vierte Normalform23 Die vierte Normalform beschäftigt sich mit mehrwertigen Abhängigkeiten. Mehrwertige Abhängigkeiten stellen sich so dar, dass es Elemente gibt, die durch mehrere Attribute definiert sind. Durch die unterschiedliche Besetzung dieser Attribute wird das Attribut nun in der gleichen Tabelle mehrfach beschrieben. Hier setzt die vierte Normalform an und fordert die Aufteilung der Quelltabelle in eine Tabelle je beschreibendes Element. 5.5 Die fünfte Normalform „Die Relation ist in der 5. Normalform, wenn sie sich nicht weiter aufspalten lässt, ohne dass Informationen verloren gehen.“24 21 [9], S.60 22 [9], S.62 23 [10], S.24-31 32 Informatik I - Datenbanken 5 Normalisierung Der Kern der fünften Normalform liegt in der Aussage der Informationen. Wichtig ist was die Daten in der Tabelle für Informationen liefern sollen. Ich will hier Bezug auf das praktische Beispiel nehmen. Für die schnelle Beseitigung von Servicemeldungen speichern wir in einer Tabelle Dienstleister mit ihrem Aufgabenspektrum und den geographischen Bereichen, in den sie ihre Leistungen zur Verfügung stellen. Würden wir eine solche Tabelle zerteilen, könnte die Information zerstört werden. Nehmen wir an wir splitten die Tabelle in eine, in der die Lieferanten und ihre Einsatzbereiche definiert werden. Dazu legen wir eine Tabelle an, in der die Leistungen der einzelnen Dienstleister verankert wird. In der Realität gibt es nun die Möglichkeit, dass der Anbieter A die Leistung A auch nur im Bereich A liefern kann. Es besteht also eine Abhängigkeit in der Information zwischen dem Lieferante, der Lokalität und der Leistung. Reist man diese Information auseinander, so kann es sein, dass bei einer Abfrage, ein Lieferant geliefert wird, der die Leistung gar nicht in diesem Gebiet anbietet. So würde die Information durch Verteilung der Daten auf weitere Tabellen zerstört wird. 5.6 Die Boyce-Codd-Normalform25 Diese Normalform soll die Abhängigkeit von verteilten Schlüsseln untereinander verhindern. Die Voraussetzung für die Anwendung ist die Erfüllung der 3. Normalform, da die BCNF auf dieser aufbaut und sie verschärft. Der Datensatz befindet sich in der BCNF, wenn er die dritte Normalform erfüllt und keine Redundanzen innerhalb der Teilschlüssel auftreten. 24 http://de.wikipedia.org/wiki/Normalisierung_(Datenbank) 25 http://de.wikipedia.org/wiki/Normalisierung_(Datenbank) 33 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung 6 Praktische Aufgabenstellung • Programmieren Sie eine Datenbank, die die Datenbasis für eine Self-ServiceAnwendung speichern könnte. • Stellen Sie sicher, dass verschiedene Webanwendungen an die Datenbank andocken könnten und aus diesem Grund das Datenmanagement innerhalb der Datenbank abgewickelt wird. • 6.1 Erstellen Sie ein ER-Modell der Datenbank. Einführung in das Beispiel In der heutigen Kundenbetreuung werden sehr oft Self Service Portal verwendet. Hierfür werden Internetseiten erstellt, die eine Art Dialog zwischen den Auftragnehmern und Auftraggebern erlauben. Dem Kunden (Auftraggeber) soll es hierüber ermöglicht werden schnell und unkompliziert eine Supportmeldung an den Auftragnehmer zu senden. Anwendung findet dies nicht nur im Gebäudemanagement, sondern überall dort, wo Dienstleistungen erbracht werden. Mit Self Service Portal ist der Eingabe- und Bewertungsterminal bezeichnet, mit dem der Kunde Störungen oder Dienstleitungsaufträge übermittelt und diese nach deren Fertigstellung bewertet. Ein SSP wird sehr selten als alleinstehende Anwendung implementiert. Vielmehr ist sie im Gebäudemanagement ein Modul eines CAFM-Systems (Computer Aided Facility Management). CAFM-Anwendungen dienen zur Unterstützung von Prozessen im FM. Sie ermöglichen eine flächenbezogene Auswertung von Immobilien und die Visualisierung des Auswertungsergebnisses. Viele dieser Systeme haben eine Schnittstelle zu grafischen CAD-Anwendungen. Bei der Umsetzung dieses Beispiels werde ich die Anwendung auf den Einsatz im Facility Management abstimmen. Als Programmierung wird ausschließlich der Teil der Datenbankprogrammierung umgesetzt. Der Teil der Webanwendung wird im Rahmen dieser Arbeit nicht realisiert. Im Gebäudemanagement werden diese Prozesse genutzt, um die Einhaltung bestimmter Service Levels zu überwachen. Häufig ist die Einhaltung dieser Level an eine Bonus-Malus-Regelung gekoppelt. D.h., je nachdem wie gut der Dienstleister seine Aufgaben erfüllt, fällt die Entlohnung am Ende der Leistungsperiode aus. Aus diesem Grunde werden die Bereiche definiert, in denen eine Leistungsstörung auftre34 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung ten kann. Zu diesen werden die entsprechenden Reaktionszeiten vereinbart, um die Störung zu beseitigen. Mit Hilfe von modernen Datenbankanwendungen ist es möglich, die Störungsaufnahme sehr komplex zu gestalten und trotzdem den reinen Verwaltungsaufwand auf ein Minimum zu beschränken. In der Realität können neben dem Eingabeterminal der Kunden auch automatische Störungsermittlungssysteme auf eine solche Anwendung aufgeschaltet sein. Zum Beispiel kann über eine moderne GLT-Anlage (Gebäudeleittechnik) eine Überwachung der technischen Anlagen und Geräte im Gebäude durchgeführt werden. Das Ergebnis dieser Überwachung wird dann an das CAFM übermittelt und hier erfolgt dann die eigentliche Verarbeitung dieser Informationen. Der Lösungsansatz dieser Problemstellung zielt auf eine Teilbereichslösung hin. Es gibt einen Bereich, in dem die Stammdaten gesammelt werden, die bei einer Erweiterung der Anwendung auch weiteren Bereichen zur Verfügung gestellt werden können. Neben den Stammdaten gibt es dann einen weiteren Bereich, der den eigentlichen Prozess der Vorgangsbearbeitung wiederspiegelt. 6.2 Findungen eines Geschäftsprozesses Wie oben schon beschrieben bringt eine Anfrage eines Kunden an seinen Auftragnehmer den Workflow zum Anspringen. Der Kunde oder sein Beauftragter gibt eine Serviceanfrage auf, die an den Auftragnehmer, in diesem Falle die Objektleitung einer Immobilie, gerichtet ist. Eine Serviceanfrage kann eine Störungsmeldung, ein Zusatz- oder Kleinauftrag oder eine Information sein. Sobald die Meldung in der Datenbank gespeichert ist, wird die Objektleitung informiert, dass eine neue Anfrage eingegangen ist. Die Objektleitung kategorisiert die Anfrage. Bei Informationen wird differenziert zwischen Informationen, die verbreitet werden müssen, und Informationen, die nur für die Objektleitung bestimmt sind. Informationen, die Verbreitung finden müssen, werden an die entsprechenden Stellen weitergeleitet. Die Vorgangsbearbeitung zur Störungsbeseitigung wurde in der Abbildung stark abstrahiert. Im Rahmen dieser Betrachtung entfällt die Entscheidung, welche Art der Störung hier vorgefunden wird. Für den Kunden ist an dieser Stelle wichtig, dass die Störung beseitigt wird. 35 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung Abbildung 14 - BP Abarbeitung einer Serviceanfrage Ob es sich hierbei um einen Gewährleistungs-, Dienstleistungsmangel oder um einen technischen Defekt handelt, hat für den Kunden keine Priorität. Für ihn hat Priorität, 36 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung dass der Mangel oder die Störung innerhalb einer vereinbarten Frist beseitigt wird. Nach der Beseitigung der Störung macht der Betreiber eine Erledigungsmeldung an den Nutzer. Dem Nutzer obliegt es, diese anzunehmen. Nimmt er die Erledigung an, hat er die Möglichkeit, die Vorgangsbearbeitung zu bewerten. Lehnt er eine Anerkennung der Erledigung ab, wird die Störung dem Betreiber zur Beseitigung innerhalb einer Nachfrist wiederholt vorgelegt. Wird die Serviceanfrage als Auftrag kategorisiert, ist für den Dienstleister relevant, ob zwischen ihm und dem Kunden ein Rahmenvertrag oder ähnliches vorliegt, der die Vergütung dieser Leistung regelt. Ist eine solche Rahmenvereinbarung existent, führt der Betreiber den Auftrag zu den vereinbarten Konditionen aus. Liegt eine solche Vereinbarung nicht vor, wird die Objektleitung dem Anfragenden ein Angebot zur Bearbeitung der Anfrage unterbreiten. Der Auftraggeber hat dann wiederum die Möglichkeit dieses anzunehmen und den Dienstleister zu beauftragen oder das Angebot zur Nachbesserung an ihn zurückzugeben. Diese Schleife wird wiederholt, bis der Dienstleister ein akzeptables Angebot vorlegt. Nach der Beauftragung des Betreibers wird dieser den Auftrag ausführen und die Erfüllung des Auftrags dem Auftraggeber durch eine Erledigungsmeldung anzeigen. Dieser hat dann, wie auch schon bei der Störungsmeldung, die Erledigung zu akzeptieren und die Vorgangsbearbeitung zu bewerten oder die Erledigung abzulehnen. Im Falle der Ablehnung gibt es eine Störungsmeldung zum Auftrag. Der Auftragnehmer hat nun die Möglichkeit zur Nachbesserung innerhalb einer Nachfrist. Auch die Erledigung der Nachbesserung hat er dem Auftraggeber anzuzeigen. Dieser entscheidet über die Anerkennung der Störungsbeseitigung. Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit des Dienstleisters ist es nun erforderlich, die in der Datenbank befindlichen Daten entsprechend auszuwerten. Hierbei finden die Reaktions- und Ausführungszeiten Beachtung. Besondere Beachtung sollte die Anzahl der Aufforderung zur Nachbesserung finden. Workflows dieser Art wurden von der CAFM-Administration der Firma Müller-Altvatter erarbeitet und ihren Kunden vorgeschlagen. Sie haben sich in verschiedenen Projekten bewährt. Die Schrittfolgen unterscheiden sich innerhalb der verschiedenen Projekte nur geringfügig, da durch eine flexible Attributgestaltung der verschiedenen Portale auf spezielle Kundenwünsche eingegangen werden kann. 37 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung 6.3 Datenbankentwurf und Entwicklung des ER-Modells Die Entwicklung des ER-Modells bildet die Grundlage des Datenbankdesigns. Ein gutes ER-Modell ist auch ein gutes Bildnis der Realität, d.h. der realen Prozesse die in der Datenbank später abgebildet werden sollen. Abbildung 15 - ER-Modell zur praktischen Aufgabenstellung 38 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung In Abbildung 15 ist das von mir erstellte ER-Modell zu sehen, nach dem die Datenbank programmiert werden soll. Das von mir zur Visualisierung verwendete Programm war Microsoft® Visio®. Aus diesem Grund gibt es in der Darstellung der Fremdschlüssel (Foreign Keys) Abweichungen. Zum Einen werden in den Tabellen die FK (Foreign Keys) als FK1 bis FKn in einer vorgesetzten Spalte gezeigt. Zum Anderen gibt es weitere Fremdschlüssel, die als FK_<<Tabellenname>> eingetragen sind. Dies ist nur eine Abbildungsdifferenz. Es ist kein Unterschied in der Funktion der FK. In MS Visio® ist es zur Zeit noch nicht möglich, mehrfach auf eine Tabelle zu referenzieren. Eine Mehrfachrelation von einer Tabelle auf genau eine andere Tabelle ist zum Beispiel notwendig, wenn es eine Personaltabelle gibt, aber an der darzustellenden Vorgangsabarbeitung mehrere Personen teilnehmen. In unserem Beispiel greifen wir von der Tabelle SERVICE1 genau zwei Mal auf die Tabelle PERSONEN zu. Im ersten Fall speichern wir den Ansprechpartner des Auftraggebers und im zweiten Fall den des Auftragnehmers. Das ER-Modell ist so aufgebaut, dass alle Tabellen dargestellt werden. Im Tabellenkopf, grau unterlegt, ist der Tabellenname eingetragen. In den dann folgenden Zeilen sind die Spalten der Datenbanktabellen dargestellt. Ich habe die Tabellen der Datenbank in die sechs Bereiche Infrastrukturdaten, Personenstammdaten, Steuerung Servicelevel, Benutzerverwaltung, Vorgangsmanagement und Zuordnung Fläche/Person gegliedert. Im Bereich zu den Infrastrukturdaten wird die Immobilie abgebildet. Da sich die meisten Serviceanfragen direkt auf einen Raum beziehen werden, muss es möglich sein diesen Raum genau zu definieren, damit die Objektleitung genau weiß, wo eine Störung aufgetreten ist. Im Bereich der Personenstammdaten werden die Personen dargestellt, die an den Prozessen teilnehmen können. Die Person selbst wird in der Tabelle PERSONEN gespeichert. Die einzelnen Personen werden dann in der Tabelle PERSONENGRUPPE zu einer Personengruppe zusammengefasst. Hier habe ich bewusst den Begriff Firma vermieden, da Mieter unserer Flächen ja auch eine Familie oder ein Verein sein könnte. Über die Tabellen MIETVERTRAG, GELTUNGSBEREICH, RAUM und REL_GELTUNGSBEREICH_RAUM wird den Personen über die Personengruppe eine Fläche zugeordnet. Zu dieser Fläche können die Personen, soweit sie als Benutzer registriert sind, Serviceanfragen starten. Für die Definition der Flächen wird 39 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung zuerst ein Geltungsbereich gespeichert. Voraussetzung ist auch, dass in der Tabelle RAUM die entsprechenden Räume für das Gebäude angelegt wurden. Sind diese beiden Voraussetzungen erfüllt, kann die Tabelle REL_GELTUNGSBEREICH_RAUM gefüllt werden. Die Tabellen RAUM und GELTUNGSBEREICH stehen in einer n:m-Beziehung zueinander. Aus diesem Grund wird die Tabelle REL_GELTUNGSBEREICH_RAUM eingeführt. Durch sie wird die n:m-Beziehung in zwei 1:n-Beziehungen aufgelöst. GELTUNGSBEREICH RAUM n:m GELTUNGSBEREICH REL_GELTUNGS- RAUM BEREICH_RAUM 1:n m:1 Diese n:m-Beziehung kommt zustande, weil man berücksichtigen muss, dass zu Allgemeinflächen auch Anfragen gestellt werden könnten. Für den Fall, dass Störungsmeldungen abgegeben werden, gibt es eine Kategorisierung der Störungen, die über die Tabellen SERVICEBEREICH, SERVICEDETAIL und REAKTIONSZEIT gewährleistet werden. Das Vorgangsmanagement wird über die Tabellen SERVICE1 und AUFTRAG abgewickelt. Hier werden die eigentlichen Prozessdaten gespeichert. Die Tabellen LOGIN und BENUTZERGRUPPE stellen den Bereich der Benutzerverwaltung dar. Hier werden die einzelnen Benutzer angelegt und verwaltet. Über die Tabelle Login gibt es eine Verknüpfung zu den Personen. Bei der Entwicklung des ER-Modells wurden die Normalformen zur Entwicklung von Datenbanken berücksichtigt. 6.4 Entscheidungsfindung für Datenbankfabrikat Für professionelle Datenbankanwendungen wurde in den vergangenen Jahren auf zwei Produkte zurückgegriffen, die in dieser Branche auch den Maßstab für die Performance und Leistungsfähigkeit setzten. Das waren die Produkte der Firma Oracle und auch Microsoft. Seit ca. acht Jahren gibt es jedoch eine Entwicklung, die den 40 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung traditionellen Herstellern schwer zu schaffen macht. Es sind die Open Source Produkte, die es bereits in allen Anwendungsbereichen der Softwareanwendungen gibt. Abbildung 16 - Marktanteile der verschiedenen Anwendungen in den Jahren 2005 / 2006 Marktanteile Datenbanken in 2005/2006 MS SQL / ACCESS 24% DB2 10% Adabas 2% Oracle 23% sonstige 12% MySQL 29% Quelle: COMPUTER ZEITUNG, 37.Jahrgang Nr. 45, S. 12 Im Bereich der Datenbanken gibt es zwei besonders leistungsfähige Anwendungen, von denen sich besonders eine für professionelle Anwendungen qualifiziert hat. Die beiden Fabrikate MySQL und PostgreeSQL fanden bisher besonders in den nonprofit-Bereichen starke Anwendung. Mit der Veröffentlichung der Version 5 von MySQL wurden auch Konzepte wie Stored Procedures und Trigger in die Anwendung implementiert. Das waren die beiden Punkte, in denen MySQL den kommerziellen Produkten nachstand. Seit dem Jahr 2005 ist MySQL bei den Datenbanken Marktführer. Selbst so komplexe Systeme wie die der Firma SAP wurden in diesem Jahr erstmals mit einer MySQL-Datenbank ausgeliefert. Die Firma Vaillant schreckte vor den hohen Lizenzkosten für das Oracle-Produkt zurück. Daraufhin bot der Softwaredienstleister die SAP-Anwendung mit einer MySQLDatenbank an und wurde von Vaillant beauftragt. Ich bin das erste Mal 2004 mit einer MySQL-Datenbank in Berührung gekommen. Mit der Einführung der neuen Funktionen ist auch für mich diese Datenbankanwendung ein Favorit. Aus diesem Grund habe ich mich für die Umsetzung der Programmierung auf Basis einer MySQL-Datenbank entschieden. 41 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung 6.5 Umsetzung der Programmierung 6.5.1 Verwendete Datentypen • SERIAL für Autowertdatenfelder • DOUBLE für Fließkommazahlen • TIMESTAMP für Archivierung der Datensätze • CHAR(255) für einzeilige Textfelder • LONGTEXT für mehrzeilige Textfelder 6.5.2 Verwendeter Zeichensatz und verwendet Sortierordnung Zeichensatz: latin1 Sortierordnung: latin1_german1_ci (Das entspricht dem DIN-1-Standard) 6.5.3 Erstellen der Tabellen Erstellen der Tabelle Liegenschaft CREATE TABLE `LIEGENSCHAFT` ( `liegenschaft_id` INT( 10 ) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `name` CHAR( 255 ) NOT NULL , `strasse` CHAR( 255 ) NULL , `hausnr` CHAR( 5 ) NULL , `plz` INT( 7 ) NULL , `ort` CHAR( 255 ) NULL , `flurstueck` CHAR( 255 ) NULL , `erstellt` TIMESTAMP NOT NULL , `letzte_aenderung` TIMESTAMP NULL 42 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Einfüllen der Testdatensätze in LIEGENSCHAFT INSERT INTO `liegenschaft` ( `liegenschaft_id` , `name` , `strasse` , `hausnr` , `plz` , `ort` , `flurstueck` , `erstellt` , `letzte_aenderung` ) VALUES ( NULL , 'FHTW Marktstraße', 'Marktstraße', '9', '10317', 'Berlin', 'f1', NOW( ) , NULL ), ( NULL , 'FHTW Allee der Kosmonauten', 'Allee der Kosmonauten', '20-22', '10315', 'Berlin', 'f2', NOW( ) , NULL ); Erstellen der Tabelle Gebäude CREATE TABLE `GEBAEUDE` ( `id_gebaeude` INT( 10 ) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `name` CHAR( 255 ) NOT NULL , `strasse` CHAR( 255 ) NULL , `hausnr` CHAR( 255 ) NULL , `plz` INT( 7 ) NULL , `ort` CHAR( 255 ) NULL , `ebenen` INT( 3 ) NULL , `kellerebenen` INT( 2 ) NULL , `liegenschaft_id` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle Geltungsbereich CREATE TABLE `geltungsbereich` ( `id_geltungsbereich` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , `beschreibung` LONGTEXT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle REL_GELTUNGSBEREICH_RAUM CREATE TABLE `rel_geltungsbereich_raum` ( 43 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung `id_rel_gr` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `id_geltungsbereich` INT( 10 ) NOT NULL , `id_raum` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM ; Erstellen der Tabelle PERSONENGRUPPE CREATE TABLE `personengruppe` ( `id_personengruppe` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `name` CHAR( 255 ) NOT NULL , `vorwahl` CHAR( 255 ) NULL , `einwahl` CHAR( 255 ) NULL , `durchwahl` CHAR( 255 ) NULL , `direktwahl` CHAR( 255 ) NULL , `mobilphone` CHAR( 255 ) NULL , `email` CHAR( 255 ) NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle PERSONEN CREATE TABLE `PERSONEN` ( `id_personen` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `vorname` CHAR( 255 ) NOT NULL , `name` CHAR( 255 ) NOT NULL , `geburtsdatum` DATE NULL , `durchwahl` CHAR( 255 ) NULL , `direktwahl` CHAR( 255 ) NULL , `mobilphone` CHAR( 255 ) NULL , `email` CHAR( 255 ) NULL , `id_personengruppe` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle LOGIN CREATE TABLE `login` ( `id_login` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `login` CHAR( 255 ) NOT NULL , `passwort` CHAR( 255 ) NOT NULL , 44 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung `wiederholungintagen` INT( 3 ) NULL , `gueltig_von` DATE NOT NULL , `gueltig_bis` DATE NOT NULL , `id_personen` INT( 10 ) NOT NULL , `id_benutzergruppe` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle Benutzergruppe CREATE TABLE `benutzergruppe` ( `id_benutzergruppe` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , `beschreibung` LONGTEXT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle Mietvertrag CREATE TABLE `mietvertrag` ( `id _mietvertrag` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , `beschreibung` LONGTEXT NULL , `datum_beginn` DATE NOT NULL , `datum_ende` DATE NULL , `datum_termin` DATE NULL , `intervall_termin` INT( 3 ) NULL , `kuendigungsfrist` INT( 3 ) NOT NULL , `id_personengruppe_m` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personen_m` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personengruppe` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personen` INT( 10 ) NOT NULL , `id_geltungsbereich` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle REAKTIONSZEIT CREATE TABLE `reaktionszeit` ( `id_reaktionszeit` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , 45 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung `beschreibung` LONGTEXT NULL , `frist` INT( 3 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle SERVICEBEREICH CREATE TABLE `servicebereich` ( `id_servicebereich` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , `beschreibung` LONGTEXT NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle SERVICEDETAIL CREATE TABLE `servicedetail` ( `id_servicedetail` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , `beschreibung` LONGTEXT NULL , `id_servicebereich` INT( 10 ) NOT NULL , `id_reaktionszeit` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle SERVICE1 CREATE TABLE `service1` ( `id_service1` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT , `kurzmeldung` CHAR( 255 ) CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci NOT NULL , `meldung` LONGTEXT CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci NOT NULL , `eingang` TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP , `termin` DATETIME NOT NULL , `id_personengruppe_m` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personen_m` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personengruppe` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personen` INT( 10 ) NOT NULL , `id_servicedetail` INT( 10 ) NOT NULL , 46 Informatik I - Datenbanken 6 Praktische Aufgabenstellung `id_raum` INT( 10 ) NOT NULL , `id_status` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle STATUS CREATE TABLE `status` ( `id_status` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , `beschreibung` LONGTEXT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; Erstellen der Tabelle AUFTRAG CREATE TABLE `auftrag` ( `id_auftrag` INT( 10 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY , `bezeichnung` CHAR( 255 ) NOT NULL , `bemerkung` LONGTEXT NOT NULL , `beschreibung` LONGTEXT NOT NULL , `beginn` DATETIME NOT NULL , `ausfuehrungstermin` DATETIME NOT NULL , `id_personengruppe_m` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personengruppe` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personengruppe_nu` INT( 10 ) NULL , `id_personen` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personen_m` INT( 10 ) NOT NULL , `id_personen_nu` INT( 10 ) NULL , `id_service1` INT( 10 ) NOT NULL ) ENGINE = MYISAM CHARACTER SET latin1 COLLATE latin1_german1_ci; 47 Informatik I - Datenbanken 7 Abkürzungsverzeichnis 7 Abkürzungsverzeichnis ANSI American National Standards Institute BCNF Boyce-Codd-Normalform BMA Brandmeldeanlage CAFM Computer Aided Facility Management COBOL Common Business Oriented Language CODASYL COnference on DAta SYstems Languages DB Datenbank DBMS Datenbankmanagementsystem EMA Einbruchmeldeanlage ER Entity Relation FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin FM Facility Management GLT Gebäude-Leit-Technik GMS Gebäudemanagementsystem NF Normalform OODBMS Objektorientiertes Datenbankmanagementsystem RDBMS Relationales Datenbankmanagementsystem SQL Structured Querry Language 48 Informatik I - Datenbanken 8 Literaturverzeichnis 8 Literaturverzeichnis [1] VOSSEN, GOTTFRIED: Datenmodelle, Datenbanksprachen und Datenmanagementsysteme Auflagen, Addison-Wesley, 1994 [2] GEISLER, FRANK: Datenbanken, Grundlagen und Design 2. Auflage, Redline, 2006 [3] KEMPER, ALFONS UND EICKLER, ANDRE: Datenbanksysteme 6. Auflage, Oldenbourg Verlag, 2006, ISBN 3-486-57690-9 [4] TRAUTLOF, RAINER UND LINDNER, ULRICH: Datenbanken, Entwurf und Anwendung 1. Auflage, Verlag Technik Berlin, 1991, ISBN 3-341-00861-6 [5] KURBEL, KARL UND STRUNZ, HORST: Handbuch Wirtschaftsinformatik 1. Auflage, C.E. Poeschel Verlag Stuttgart, 1990, ISBN [6] ROLLAND, F.D.: Datenbanksysteme 1. Auflage, Pearson Studium München, 2003, ISBN 3-8273-7066-3 [7] VOSSEN, GOTTFRIED Datenmodelle, Datenbanksprachen und Datenbankmanagementsysteme 4. korrigierte und ergänzte Auflage, Oldenbourg Verlag, 2000, ISBN 3-48625339-5 49 Informatik I - Datenbanken 8 Literaturverzeichnis [8] ELMASRI, RAMEZ UND NAVATHE, SHAMKANT B. Grundlagen von Datenbanksystemen, Ausgabe Grundstudium 3. Auflage, Pearson Studium München, 2005, ISBN 3-8273-7153-8 [9] KUHLMANN, GREGOR UND MÜLLMERSTADT, FRIEDRICH SQL - Der Schlüssel zu relationalen Datenbanken 1. Neuausgabe, Rowohlt Taschenbuch Verlag Hamburg, 2004, ISBN 3499-61245-3 [10] FRITZE, JÖRG UND MARSCH, JÜRGEN Erfolgreiche Datenbankanwendungen mit SQL3 6. Auflage, Vieweg Wiesbaden, 2002, ISBN 3-528-55210-7 50 Informatik I - Datenbanken Bemerkungen: 51
