o - Hochschule Anhalt
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Zusammenfassung • Einführung • • • • • • Das relationale Datenbank-Modell Die relationale Abfragesprache SQL Relationale Algebra Datenbank-Entwurf: Entity-Relationship-Modell (ERM) Abhängigkeiten und Normalisierung Vom ERM zum relationalen Datenmodell (RDM) • • • • • Datendefinitions- und Datenmanipulationssprache Rechteverwaltung Transaktionen Datenmodelle Architektur von DBS DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 1 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Offene Probleme • DB-Programmierung • • • • DB-Anwendungsentwicklung DB-Betrieb und DB-Administration Datenschutz und Datensicherheit Neue, objektorientierte und Nichtstandard-DB-Systeme Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 2 Einführung • Was ist ein Datenbanksystem? • • • Anwendungsgrundsätze Betrieb von Datenbanksystemen Entwicklung von Datenbanksystemen DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 3 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Datenbanksystem Begriffe • Ein Datenbanksystem (DBS) ist • eine Menge von – großen, – integrierten und – mehrfach nutzbaren • Datenbanken (DB) samt Software (+ evtl. Hardware) für ihre – dauerhafte ("persistente"), – zuverlässige und – programmunabhängige • Verwaltung • also: – DB-Managementsystem (DBMS) / DB-Betriebssystem (DBBS) DBS = DB + DBMS Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 4 Datenbanksystem Begriffe Nutzer 1 Datenbank (DB) Nutzer 2 Nutzer 3 Datenbankbetriebssystem (DBBS) Nutzer n DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 5 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Das relationale Datenbank-Modell • Konzepte • • Attribute, Relationenschemata, Datenbank-Schemata Konsistenzbedingungen Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 6 Relationales Datenmodell Begriffe Relationenschema R = Relation r(R) = A1 A2 ... Attribut d1,1 d2,1 ... d1,2 d2,2 ... Domäne ... ... ... Tupel ... ... ... d1,i d2,i ... Wert ... ... DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 7 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Relationales Datenmodell Konsistenzbedingungen • Entity-Integritätsbedingung: – Kein Primärschlüsselwert darf NULL sein. • Referentielle Integritätsbedingung: – Ein Fremdschlüssel in einem Relationenschema ist ein Attribut, dessen Domäne mit der Domäne des Primärschlüssels eines anderen Relationenschemas identisch ist, mit der Einschränkung, daß die Menge der Fremdschlüssel-Attributwerte eine Teilmenge der aktuell vorhandenen Primärschlüssel-Attributwerte ist. Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 8 Die relationale Abfragesprache SQL • Einfache Abfragen (select auf eine Tabelle) • • • • Auswahlbedingungen (where-Klausel) Abfragen über mehrere Tabellen Gruppierung von Daten / Gruppenfunktionen Unter-Abfragen (Subqueries) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 9 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) SQL: select-Anweisung Klöditz Hochschule Anhalt (FH) select Attributliste from where group by having order by Relationenliste select- / join-Bedingungen Gruppierungsattribute Gruppen-select-Bedingung Sortierattributliste ; DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 10 Relationale Algebra • Die select-Operation • • • • Die project-Operation Folgen von Operationen und Attribut-Umbenennungen Mengenoperationen Die join-Operation DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 11 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Operationen der Relationenalgebra • Selektion liefert Auswahl einer Untermenge von Tupeln, die einer Auswahlbedingung genügen Notation: s <SelektBedingung> (<Relationenname>) • Projektion liefert ausgewählte "Spalten" einer Relation Notation: • π <Attributliste> (<Relationenname>) Verbindung: Tupel zweier Relationen werden gemäß einer Bedingung zusammengefaßt Notation: R ∞ <JoinBedingung> S Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 12 Datenbank-Entwurf Entity-Relationship-Modell • Konzeptionelle Informationsmodellierung • Das Entity-Relationship-Modell (ER-Modell) – Konzepte – Darstellung • Das Erweiterte ER-Modell (EER-Modell) – – – – Subklassen, Superklassen Spezialisierung, Generalisierung Hierarchien, Verbände, Kategorien Konsistenzsicherung im EERM DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 13 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Entity-Relationship-Diagramm Beispiel-Datenbank: Bibliothek Buchhandel # ISBN * Autor * Titel ° Preis Buchh. hat Buch Katalog # BuchNr Buch ist im Buchh. # ExNr Buch wird von Leser ausgeliehen * RDatum Leser leiht Buch aus Leser # LeserNr * Name * Vorname ° Straße ° PLZ ° Ort Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 14 Abhängigkeiten und Normalisierung • Abhängigkeiten als Ursachen für Inkonsistenzen • • Der Normalisierungsprozess Normalformen (1NF, 2NF, 3NF) Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 15 Vom ERM zum relationalen Datenmodell (RDM) • Regeln • • • • Abbildung von Entity-Typen Abbildung von einfachen und einseitig mehrfachen Beziehungen Fremdschlüssel Abbildung von (n,m)-Beziehungen Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 16 Datendefinitions- und Datenmanipulationssprache • Definition von Tabellen, Constraints, Views • • • Sequenzen Indices Daten eingeben, ändern, löschen DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 17 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Rechteverwaltung • System- und Objektrechte • • Rollen Vergabe und Entzug von Rechten Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 18 Transaktionen • Begriff, Eigenschaften von Transaktionen • • Konkurrierende Transaktionen Transaktionsoperationen, Transaktionsstatus, Zustandsdiagramm Systemprotokoll, Sicherungspunkt, commit-Punkt Verwaltung von Transaktionen • • DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 19 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Weitere Datenmodelle • Netzwerk-Datenmodell • • Hierarchisches Datenmodell Vergleich der Datenmodelle Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 20 Architektur moderner DBS • Datenbank-Architektur • • • Software-Architektur Datenbank-Prozesse Data Dictionary DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 21 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DB-Anwendungsentwicklung Formulare • Nutzerdialog i.d.R. über Formulare – – – – • Übersichtliche, nutzerfreundliche Gestaltung Steuerung durch das System Hilfestellung Prüfung der Eingabedaten Entwicklungswerkzeuge – Formulargenerator – Programm-Moduln (z.B. Trigger) in DB-Sprache (PL/SQL) Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 22 DB-Anwendungsentwicklung Reports • Ausgabelisten werden als Reports gestaltet – Vordefinierter Aufbau (Kopf, Fuß, Strukturierung, Schriftfonts, ...) – Inhalt durch DB-Inhalt variabel – Beeinflussung des Inhalts durch den Nutzer • Entwicklungswerkzeuge – Reportgenerator – Programm-Moduln in DB-Sprache DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 23 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DB-Administration • Allgemeine Aufgaben – Systempflege / Datenpflege (?) – Unterstützung der Benutzer – Minimierung des Betriebsaufwandes • Strukturieren der Datenbank – Initialisieren der Datenbank – Verteilung von DB-Files auf unterschiedliche Platten – Rollback-Segment-Definitionen (Größe, Anzahl, Ort, ...) • Verwaltung der Zugriffsrechte – Einrichten, Entfernen und Ändern von Benutzer-Id‘s – Bewilligung / Entzug von Zugriffsrechten – Kontrolle von Schutzverletzungen Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 24 DB-Administration • DB-Betrieb – Starten und Stoppen der Datenbank – Realisierung / Überwachung von Backup- / Recovery für die Datenbank • Tuning der Datenbank – Anpassung der Datenbank-Struktur an die Nutzeranforderungen (performance) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 25 Klöditz Hochschule Anhalt (FH) Datenschutz und Datensicherheit • Mögliche Angriffspunkte • • • • • Entwicklung von Sicherheitskonzepten Verwaltung von Zugriffsrechten Hardware-Maßnahmen Software-Maßnahmen Organisatorische und technologische Maßnahmen Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 26 Neue und Nichtstandard-DBS • Neue Anwendungsgebiete erfordern neue Datenbankstrukturen – – – – • technische Anwendungen (CAD, ...) geographische / kartographische Anwendungen (GIS) Multimedia-Anwendungen medizinische Informationssysteme Trends – – – – objektorientierte DBS (ooDBS) objekt-relationale DBS Nichtstandard-DBS Web-DBS / Web-Zugriff Klöditz Hochschule Anhalt (FH) DBS1 2004 Zusammenfassung Seite 27
