WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Vorlesung #1 Einführung

WS 2011/12Datenbanksysteme

Fr 15:15 – 16:45R 0.006

Vorlesung #1

Einführung


Fr 15:15 – 16:45R 0.006

© Bojan Milijaš, 07.11.2011 Vorlesung #1 - Einführung 2

Ihr Dozent ...

Name: Bojan Milijaš

Ausbildung: Diplom-Informatiker

Universität Passau,

Vertiefungsgebiet Datenbanken,

Prof. Alfons Kemper, Ph.D.

Beschäftigung: Seit 1997 bei

ORACLE Deutschland GmbH,

Business Development Representative bei Oracle Sales


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„Fahrplan“

Organisatorisches Vorlesungen Übungen Literatur Praktikum

Was erwarten Sie? Wünsche, Erwartungen, Befürchtungen ...

Was erwartet Sie? Lehrinhalte, worauf wird es ankommen

Motivation und Einführung in Datenbanken Informationsverarbeitung mit und ohne Datenbanken Grundlegende Begriffe: DBMS, DBA


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Vorlesung

Einteilung Besprechung der Übungsaufgaben „Fahrplan“ (kann u.U. verändert werden) Vorstellung des Lehrstoffs Fazit und Ausblick für die nächste Vorlesung

Spielregeln Lösungen zu Übungsaufgaben werden von

Studenten präsentiert Fragen sind jederzeit erlaubt und willkommen

(sowohl vom Dozent als auch von Studenten)


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Übungen

Übungsblätter werden nach jeder Vorlesung verteilt ... nicht korrigiert ... in der darauffolgenden Vorlesung besprochen

wichtig als Selbstkontrolle und Selbsteinschätzung

Vorbereitung für die Klausur enthalten zugelassen Hilfsmitteln und

Sternaufgaben (*)


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Literatur

Lehrbücher (Deutsch) Kemper / Eickler, Datenbanksysteme, Oldenburg Verlag

Lehrbücher (Englisch) Ramakrishnan, Database Management Systems, McGraw-

Hill A. Silberschatz, H. F. Korth und S. Sudarshan, Database

System Concepts, McGraw-Hill C. J. Date: An Introduction to Database Systems. McGraw-

Hill J.D. Ullmann, J. Widom: A First Course in Database

Systems, McGraw Hill Skript von Prof. Schwenkert, Materialien Prof. Staudt ! Internet: Wikipedia, White Papers, Blogs, Posts, ...


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Praktikum

scheinpflichtig !!! 2 bis 3 Studenten bilden ein Team Einteilung in zwei Gruppen

Gruppe 1: Fr 17:00 – 18:30 (R 2.009) Gruppe 2: Fr 18:45 – 20:15 (R 2.009)

SQL Abfragen Datenbankprogrammierung JDBC, ODBC, XML, SOA, PHP etc. je nach

Bedarf und Interesse


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Was erwarten Sie

... von dieser Vorlesung? 1. 2. 3.

Nach dem Studium-Abschluss? 1. Finde ich einen Job? 2. Welche Tätigkeit werde ich ausüben? 3. Wie hoch wird mein Einstiegsgehalt?


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Was erwartet Sie

(in dieser Vorlesung) Standard- Datenbankstoff, wie in jedem

Datenbank-Einführungsbuch der neueren Ausgabe (siehe Literatur),

Ausgenommen: ER-Modellierung, Normalformen

Beispiele, die zeit- und praxisnah sind!!!


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Worauf wird es ankommen

Motivation ist die Voraussetzung Relationales Modell, Relationale Algebra, SQL, SQL, SQL

SQL Abfragen Daten-Manipulation mit SQL (DML – data manipulation

language) Daten-Definition mit SQL (DDL – data definition language)

Embedded SQL Weitere Datenbank-Schnittstellen (ODBC, JDBC etc.) Physische Datenbank-Organisation (Tabellen-

Aufbau, Indizies etc.)


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Motivation und Einführung (1) Datenverarbeitung ohne Datenbanken

!!!Inkonsistenz

Integritätsverletzung

!!!Datenverlust

Keine SicherheitFehlender Zugriff

Kopie


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Motivation und Einführung (2) Datenverarbeitung mit Datenbanken

•adäquaten Zugriff•Mehrbenutzer-Synchronisation•Sicherheit•Recovery

Datenbank sorgt (automatisch) für:•Daten-Konsistenz•Integrität der Daten


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Buchhaltung

ServiceVertrieb

Marketing

Informationsablauf in einem Unternehmen


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Buchhaltung

Service

Vertrieb

Marketing


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Unkontrollierte Redundanzen und daraus resultierende Inkonsistenzen

Beschränkte Zugriffsmöglichkeiten bzw. fehlender Zugriff

Probleme des Mehrbenutzerbetriebes Datenverluste während der Bearbeitung (in

Dateisystemen ist nur ein Recovery bis zum letzten Backup möglich)

Integritätsverletzungen Sicherheitsverletzungen


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Kontrollierte Redundanzen und somit keine Inkonsistenzen

Unbeschränkte Zugriffsmöglichkeiten bzw. kein fehlender Zugriff

Reibungsloser Mehrbenutzerbetrieb Keine Datenverluste während der Bearbeitung (eine

Datenbank kann dank umfangreichen Protokoll-Informationen beliebig zeitlich zurückversetzt werden)

Keine Integritätsverletzungen Keine Sicherheitsverletzungen


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Motivation und Einführung (7) Einsatz von Datenbanken

Jedes (erfolgreiche) Unternehmen, Behörde oder Krankenhaus auf unserem Planet setzt mindestens eine Datenbank ein

Kein Unternehmen, Behörde oder Krankenhaus hat seine komplette Datenverarbeitung in eine Datenbank integriert

Daraus ergibt sich ein Riesen-Potential für Fachkräfte mit fundierten Datenbank-Kenntnissen, bestehende Datenbankanwendungen zu pflegen, warten und weiter zu entwickeln bzw. DV-Abläufe auf Basis von Datenbank-Technologie zu vereinheitlichen und zu optimieren


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Motivation und Einführung (8) Datenbanken als Wirtschaftsfaktor

Der Markt für relationale Datenbanken wurde von Gartner im Jahr 2007 auf ein Volumen von 17 Milliarden $ geschätzt (nur Neulizenzen)

Dazu kommen noch Support, Schulung, Beratung,... Anwendungen: CRM und ERP, Decission Support

und Data Warehouse, OLAP und OLTP, Data Mining eBusiness und Navigationssysteme, all das ist auf einer Datenbank aufgesetzt

Datenbanken sind die Grundlage jeglicher Datenverarbeitung und haben somit als Software-Plattform einen ähnlichen wenn nicht höheren Stellenwert als Betriebsysteme


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Motivation und Einführung (9) Weltweiter Datenbank-Markt


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DBMS - Definition

Database Management System (DBMS) - auf Deutsch Datenbankverwaltungssystem - besteht aus Datenbasis – Menge aller gespeicherten Daten Verwaltungssystem - Gesamtheit aller Programme, die den

Zugriff, die Einhaltung von Konsistenz und die Modifikation der Daten regeln

Man bezeichnet oft umgangsprachlich das DBMS als „die Datenbank“

Einige DBMS Systeme / Datenbanken Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL Server, Adabas, SAPDB,

Sybase, Microsoft Access, MySQL usw.


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DBMS Basis-Architektur

Das Ziel: Datenintegration bei gleichzeitiger Datenunabhängigkeit,

d.h. Daten sollen von Anwendungsprogrammen unabhängig sein und auch unabhängig von der Art und Weise der physikalischen Speicherung

ANSI SPARC Architektur – 3 Abstraktionsebenen Externes Schema (auch Anwendungs-Sichten oder Views,

bzw. externe Ebene genannt) Konzeptionelles Schema (auch Implementations- oder

konzeptionelle Ebene) Internes Schema (auch interne Ebene oder Physische

Ebene genannt)


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DBMS – 3 Abstraktionsebenen

...Externes Schema - Sicht 1

Externes Schema - Sicht 2

Externes Schema - Sicht n

Konzeptionelles Schema

Physische Speicherung – internes Schema

Phy

sisc

he

Ebe

neLo

gisc

he E

bene


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Datenunabhängigkeit

Physische Datenunabhängigkeit Datenbank Schema und Datenbank-Anwendungen sind von der physischen Speicherung der Daten entkoppelt. Änderungen auf der physische Ebene beeinträchtigen nicht die logische Ebene. Sie haben i.a. schnellere Zugriffszeiten oder höhere Ausfallsicherheit als Ziel.

Logische Datenunabhängigkeit Änderungen des Datenbankschema sollen nicht Änderungen in allen Anwendungen (Sichten) hervorrufen. Beispiele: Hinzufügen neuer Attribute zu einer Relation, Aufspalten oder Zusammenfügen von Relationen. In heutigen Datenbanken nur bedingt möglich.


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Architektur eines DBMS(Kemper / Eickler)

Logdateien Indexe Datenbasis Datenwörterbuch

Dateiverwaltung

Datenbankmanager Schemaverwaltung

Anfragebearbeitung DBMS

DML-Compiler DDL-Compiler

AnwendungInteraktiveAnfrage

Verwaltungs-werkzeug

Präcompiler

„Naive“Benutzer

FortgeschritteneBenutzer

Anwendungs-Programmierer

Datenbank-administratoren

Mehrbenutzersynchr.

Fehlerbehandlung


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Komponenten eines DBMS

(nach Kemper / Eickler) DML Compiler DDL Compiler Anfragebearbeitung Datenbankmanager Schemaverwaltung Mehrbenutzersynchronisation Fehlerbehandlung


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Speicherstrukturen und Prozesse in Oracle


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Datenbank-Administrator „DBA“ (1) Person / Gruppe von Personen, die für die

Datenbank verantwortlich ist / sind DBA - Aufgaben

Installation einer Datenbank (Software-Auswahl, Bestimmung technischer Parameter etc.)

Durchführung von Reorganisationen auf der physischen Ebene (Indexpflege, Änderungen der Speicherparameter von Tabellen, sowie notwendige Aktionen, die sich aus Betriebsystem oder Hardware-Änderungen ergeben)

Durchführung von Sicherungen (Backup & Recovery), Sicherstellung des störungsfreien Betriebes 5*8 oder 24*7

Monitoring - Überwachung von Auslastung und Laufzeitverhalten (Performance) des Systems


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Datenbank-Administrator „DBA“ (2)

DBA Aufgaben (fortgesetzt) Tuning – Optimierung und Verbesserung der Performance Planung und Durchführung der Wartungsarbeiten (Online

und Offline Betrieb) Einspielen von Software-Erneuerungen (Patches,

Upgrades), Kontakt zum Hersteller und Vertreiber des DBMS

Laden von großen Datenmengen (Daten-Export und Import) Datenbank-Migrationen (Überführung der Datenbanken von

einem kommerziellen System in das andere) In der Regel keine Aufgabe des/r DBA(s)

Entwurf des logischen Datenbankschemas, geht bei der meist eingesetzten Standardsoftware gar nicht, zu komplex bzw. Produkt- und Firmengeheimnisse


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Will jemand DBA werden?

Sonstige „Datenbank“-Berufe Datenbank-Consulting Datenbank-Vertrieb Datenbank-Support Datenbank-Schulung

Berufe, die Datenbankkenntnisse voraussetzen (Schnittstellen, Funktionsweise) Programmierung, Software Development Software-Architects, CIOs, Senior Management Analyse und Beratung im BI, Data Warehouse, Data Mining

Umfeld ...


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Fazit

Datenbanken sind wichtig! Datenbanken sind geil! Ich werde Datenbanken beherrschen und

damit später einen Job finden, der interessant und gut bezahlt ist.

Ich weiß in etwa, wozu ein DBMS gut ist und was es tun sollte.

Ich habe einen Überblick über Berufe, die etwas mit Datenbanken zu tun haben.


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Oracle, Oracle, MySQL ...

Oracle ist der RDBMS-Marktführer mit mehr Marktanteile als 4 weitere Wettbewerber zusammen

MySQL verzeichnet mehr Downloads als alle andere Anbieter zusammen

Ich habe bereits Bachelor-Arbeiten betreut, die in Microsoft SQL Server implementiert wurden ...

Es gibt einen Fachkräftemangel vor allem bei „Nichen“-RDBMS Produkten

Hier geht es um Datenbanken und Standards, nicht (nur) um Oracle oder MySQL !!!

Sie können auch fürs Praktikum gerne jede SQL-92 oder SQL-99 kompatible Datenbank nehmen !


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Ausblick Vorlesung #2

Das relationale Modell Relationale Modellierung von 1:1, 1:n, n:m

Beziehungen, Generalisierung, schwachen Entity-Typen etc.

Die Relationale Algebra (Selektion, Projektion, Vereinigung, relationale Division, Mengendurchschnitt, Joins, kartesisches Produkt etc.)


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Vorlesung #1

Ende

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