Einführung - Lehrstuhl für Datenbanksysteme
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Einführung Dr. Angelika Reiser Lehrstuhl für Informatik III: y Datenbanksysteme TU München / Garching [email protected] Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Vorlesung bzw. V l Vorlesung + Übung Üb • Vorlesungswebsite siehe TUMonline-Eintrag http://www-db.in.tum.de/teaching/ws1415/DBSandere/ • IN4714: • Teil des Pflichtmoduls Geodatenbanken und Visualisierung • Umfang: 2V SWS und 2 ECTS • IN8002: • Für Studierende aller Fakultäten, nur wenn eine/r dies als Pflichtvorlesung g hat • die Einbringung in Ihr Studium klären Sie bitte mit Ihrem Prüfungsausschuss g • Umfang: 2V+1Ü SWS und 4 ECTS Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Modalitäten Vorlesung • • • • • • • 2 Stunden Vorlesung wöchentlich Mittwochs, 16.30 – 18.00 Uhr Klausur: Termin steht noch nicht fest IN4714: 40 Minuten IN8002: 80 Minuten Fragen gerne während der Vorlesung nach der Vorlesung individuelle Fragen Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Modalitäten Vorlesung (cont.) (cont ) • Eingebettete Übungen • Vorrechnen an der Tafel interaktive Veranstaltung Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Modalitäten Übung • • • • • Mittwochs, 18 – 19 Uhr Raum: hier E t Besprechung: Erste B h heute h t Nicht jede Woche Projektarbeit mit Datenbanksystem PostgreSQL g Q • Bonus bei erfolgreicher Projektarbeit (+ 0.3, nicht bei 4 4.3 3 oder schlechter in Klausur) • Moodle Gruppe wird eingerichtet Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Vorlesungsinhalt • Datenbankentwurf • E/R-Modellierung • UML-Modellierung UML Modellierung • Relationales Datenmodell • Relationale Anfragesprache SQL • Datenintegrität Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Vorlesungsinhalt cont. Vorlesungsinhalt, cont • Physische Organisation der Daten • B-Bäume • Hashing • Anfragebearbeitung • Transaktionsverwaltung • (Normalformen, NoSQL Datenbanken, Data Warehouses, …) Vorbereitung für Geodatenbanken, Herr Dona Donaubauer, ba er ab Jan Januar ar 2015 Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Übersicht Module und Lehrveranstaltungen Studiengang Modul Lehrveranstaltungen Prüfung GuG Geodatenbanken und Visualisierung, 6 ECTS 1. Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen Geodatenbanken Visualisierung von Geodaten schriftlich, 120 Minuten Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen Geodatenbanken schriftlich 60 Minuten schriftlich, Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen Geodatenbanken Angewandte Geoinformatik 2 • Teilprüfung Datenbanksysteme und Geodatenbanken (50%): schriftlich, 60 Minuten • Teilprüfung Angewandte Geoinformatik 2, Präsentation + Ausarbeitung (50%) 2. 3. • • UPIÖ (Kernbereich GIS), UI Geodatenbanken, Geodatenbanken 3 ECTS 1 1. 2. UPIÖ (Kernbereich Landschaftsmanagement) Angewandte Geoinformatik, 6 ECTS 1. 2. 3. Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Lehrveranstaltung Geodatenbanken G Gruppe T Termin i R Raum 1 Freitag, 09:45-11:15 09:45 11:15 N0199 2 Freitag, 13:15-14:45 N0199 Erster Termin: 19.12.2014 Bitte in TUMonline zur Lehrveranstaltung anmelden! Kontakt: [email protected] Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Verwendete Materialien Folien von Prof. Kemper: p http://www http://wwwdb.in.tum.de/research/publications/books/DBMSeinf und Prof. Neumann: http://www-db.in.tum.de/ teaching/ws1112/dbsys/exercises/index shtml teaching/ws1112/dbsys/exercises/index.shtml Danke - Fehler gehen auf mich☻ Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Literatur Alfons Kemper und André Eickler Datenbanksysteme: Eine Einführung 9. Auflage (2013) (ältere Auflagen sind auch ok) Oldenbourg Verlag, München (ca 40 Euro) http://wwwp db.in.tum.de/research/publications/books/DBMSeinf http://www db in tum de http://www-db.in.tum.de Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Übungsbuch dazu … Alfons Kemper und Martin Wimmer Üb Übungsbuch b hD Datenbanksysteme t b k t 3. Auflage (2011) (ältere Auflagen sind auch ok) Oldenbourg Verlag, München (ca 30 Euro) Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Zusatzmaterial http://www-db http://www db.in.tum.de/research/publications/books/DBMSeinf/ in tum de/research/publications/books/DBMSeinf/ • • • • • Folien Videos von Vorlesungen in Übungsbuch Daten zum Aufbau von eigenen Datenbanken SQL-Schnittstelle Programmbeispiele für • IBM DB2 • Oracle • MS SQL Server Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Weitere Literatur A. Silberschatz, H. F. Korth und S. Sudarshan Database System Concepts, 6. Auflage, McGraw-Hill, 2010. codex.cs.yale.edu/avi/db-book/db6/slide-dir/ R. Elmasri,, S.B. Navathe Fundamentals of Database Systems, 6. Auflage, Addison-Wesley, y, 2010. (auch ( in Deutsch erhältlich) R. Ramakrishnan, J. Gehrke Database Management Systems, 3. Auflage, 2003. http://pages.cs.wisc.edu/~dbbook/ Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Weitere Literatur, Literatur cont. cont J.D. Ullmann,, J. Widom A First Course in Database Systems, Prentice Hall, 3. Auflage, 2007. infolab.stanford.edu/~ullman/fcdb.html MOOCS • Self paced mini courses courses, Stanford class.stanford.edu/courses/DB/2014/SelfPaced/ about • Datenmanagement mit SQL, HPI open hpi de/courses/sql open.hpi.de/courses/sql Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Weitere Literatur, Literatur cont. cont • Informationssysteme/ y Einführung in Datenbanksysteme, Uni Saarland infosys.uni-saarland.de/datenbankenlernen/ Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Begriffsklärung • Was ist ein Datenbanksystem y ((DBS)? ) Ein System zum Speichern und Verwalten von Daten. • Warum kein herkömmliches Dateisystem y verwenden? Ausfallsicherheit und Skalierbarkeit nur mit hohem Aufwand erreichbar erreichbar. Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Beispiele Traditionelle Anwendungsbiete: g • Geschäftsdaten • Buchhaltung • Verwaltung ... Heute sehr viel breiter: • Wissenschaftliche/Medizinische Wi h ftli h /M di i i h D Daten t • Data Mining • Geoinformationssysteme • Websuche ... Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Beispiele, cont. Indirekt benutzen wir ständig g Datenbanken: • Websuche bei Google, Yahoo, ... • Anfragen bei Amazon, Amazon EBay EBay, ... • Backend vieler großer Webseiten Viele Spielarten (DB/IR, zentralisiert, dezentralisiert etc.)) Datenbanken werden fast immer eingesetzt wenn • die Datenmengen groß sind • die Daten wertvoll sind Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Beispiele, cont. Die großen kommerziellen Datenbanksysteme: • Oracle • IBM DB2 • Microsoft SQL Server • Sybase Einige freie Datenbanksysteme: • PostgreSQL • MySQL • MonetDB Noch viele weitere, teils stark spezialisierte Systeme Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Motivation für den Einsatz eines i Datenbanksystems D t b k t Typische Probleme bei Informationsverarbeitung ohne DBMS • • • • • • • Redundanz und Inkonsistenz Beschränkte Zugriffsmöglichkeiten g g Probleme beim Mehrbenutzerbetrieb Verlust von Daten Integritätsverletzung Sicherheitsprobleme hohe Entwicklungskosten für An end ngsprogramme Anwendungsprogramme Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Motivation für den Einsatz eines Datenbanksystems Datenbanksystems, cont cont. Gründe für den DBS-Einsatz g p • Deklarative Anfragesprachen • Mehrbenutzersynchronisation • Fehlerbehandlung • Sicherstellung der Datenintegrität • Effizienz und Skalierbarkeit Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Abstraktionsebenen eines Datenbanksystems Sicht1 Sicht 2 ... Sicht 3 Logische Ebene Physische y Ebene Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Abstraktionsebenen eines Datenbanksystems cont. Datenbanksystems, cont Sicht: Si h beschreibt wie ein Benutzer die Daten sieht Logische Ebene: beschreibt wie die Daten strukturiert sind Physische Ebene: b beschreibt h ibt wie i di die D Daten t gespeichert i h t werden d Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Abstraktionsebenen eines Datenbanksystems cont. Datenbanksystems, cont DBS entkoppelt Anwendungen von der Struktur und Speicherung der Daten: • Logische L i h D Datenunabhängigkeit t bhä i k it Änderungen auf der logischen Ebene haben keinen Einfluß auf Anwendungen • Physische Datenunabhängigkeit Änderungen auf der physischen Ebene haben keinen Einfluß auf Anwendungen Wi d iin ffastt allen Wird ll modernen d DBS d durchgesetzt h t t Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Eigenschaften von Datenbanksystemen Deklarative Anfragesprache • Benutzer sagt g DBS was für Daten g geholt werden sollen . . . . . . und nicht wie die Daten g geholt werden sollen Weniger fehleranfällig (beim Formulieren von Anfragen/Entwickeln von Anwendungen), da kein Wissen über die tieferen Schichten des DBS nötig Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Eigenschaften von D t b k Datenbanksystemen, t cont. t Mehrbenutzersynchronisation • Wenn mehrere Benutzer ohne jegliche Kontrolle gleichzeitig Daten ändern können, können gibt es große Probleme DBS erlaubt l b gleichzeitigen l i h ii Z Zugriff iff und d verhindert schlimme Seiteneffekte Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Eigenschaften von Datenbanksystemen cont Datenbanksystemen, cont. Fehlerbehandlung • DBS kann Zustand zum Zeitpunkt eines Absturzes rekonstruieren Dafür werden Logdateien vom DBS angelegt und d verwaltet l Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Eigenschaften von Datenbanksystemen cont Datenbanksystemen, cont. Datenintegrität (Konsistenz) • Datenverarbeitung in einer Anwendung läuft nicht völlig zufällig ab, ab sondern folgt gewissen Prinzipien DBS befolgt b f l ((angegebene) b )P Prinzipien i i i und d schützt so vor: • Benutzerfehlern g • Programmfehlern Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Eigenschaften von Datenbanksystemen cont Datenbanksystemen, cont. Effizienz und Skalierbarkeit • DBSe sind für groß angelegte Anwendungen konzipiert In DBSen sind Techniken integriert, die mit großen ß Datenvolumen D l umgehen h können kö Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Eigenschaften von D t b k Datenbanksystemen t • • • • • Deklarative Anfragesprache M hb Mehrbenutzersynchronisation t h i ti g Fehlerbehandlung Datenintegrität Effizienz und Skalierbarkeit Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 Architekturübersicht eines DBMS Datenbanksysteme für Hörer anderer Fachrichtungen WS 2014/2015 07.10.2014 „Naive“ Benutzer Anwendung Fortgeschrittene Benutzer AnwendungsProgrammierer Datenbankadministratoren Interaktive Anfrage Präcompiler Verwaltungswerkzeug DML-Compiler p DDL-Compiler p Anfragebearbeitung Mehrbenutzersynchr. Fehlerbehandlung g Datenbankmanager DBMS Schemaverwaltung Dateiverwaltung Logdateien Indexe Datenbasis Hintergrundspeicher Datenwörterbuch
