Table Of ContentUwe Hohenstein, Regina Lauffer,
Klaus-Dieter Schmatz und Petra Weikert
Objektorientierte Datenbanksysteme
Ziel orientiertes Software-Development
Herausgegeben von Stephen Fedtke
Die Reihe bietet Programmierern, Projektleitern, DV-Managern und der Geschäfts
leitung wegweisendes Fachwissen.
Die Autoren dieser Reihe sind ausschließlich erfahrene Spezialisten. Der Leser erhält
daher gezieltes Know-how aus erster Hand. Die Zielsetzung umfaßt:
• Entwicklungs- und Einführungskosten von Software reduzieren
• Zukunftsweisende Strategien für die Gestaltung der Datenverarbeitung bereitstellen
• Zeit- und kostenintensive Schulungen verzichtbar werden lassen
effiziente Lösungswege für Probleme in allen Phasen des Software-Life-Cycles
aufzeigen
durch gezielte Tips und Hinweise Anwendern einen Erfahrungs- und
Wissensvorsprung sichern
Die Bücher sind praktische Wegweiser von Profis für Profis. Für diejenigen, die heute in
die Hand nemen, was morgen Vorteile bringen wird.
Bisher erschienen:
Qualitätsoptimierung der Software-Entwicklung
Das Capability Maturity Model (CMM)
von Georg Erwin Thaller
Objektorientierte Softwaretechnik
Integration und Realisierung in der betrieblichen DV-Praxis
von Walter Hetzel-Herzog
Effizienter OB-Einsatz von AOABAS
von Dieter W. Storr
Effizienter Einsatz von PREOICT
Informationssysteme entwerfen und realisieren
von Volker Blödel
Effiziente NATURAL-Programmierung
von Sylvia Scheu
CASE - Leitlinien für Management und Systementwickler
von Hermann Henrich, Axel Hantelmann und Reinhold Nürnberger
Handbuch der Anwendungsentwicklung
Wegweiser erfolgreicher Gestaltung von IV-Projekten
von Carl Steinweg
CICS und effiziente OB-Verarbeitung
Optimale Zugriffe auf DB2, DU1 und VSAM-Daten
von Jürgen Schnell
Effiziente Softwareentwicklung mit OB2IMVS
Organisatorische und technische Maßnahmen zur Optimierung der Performance
von Jürgen Glag
Qbjektorientierte Datenbanksysteme
ODMG-Standard, Produkte, Systembewertung, Benchmarks, Tuning
von Uwe Hohenstein, Regina Lauffer, Klaus-Dieter Schmatz und Petra Weikert
Uwe Hohenstein, Regina Lauffer,
Klaus-Dieter Schmatz und Petra Weikert
Objektorientierte Datenbanksysteme
ODMG-Standard, Produkte, Systembewertung,
Benchmarks, Tuning
Herausgegeben von Stephen Fedtke
11
v.eweg
Das in diesem Buch enthaltene Programm-Material ist mit keiner Verpflichtung oder Garantie
irgendeiner Art verbunden. Die Autoren, der Herausgeber und der Verlag tibernehmen infolgedes
sen keine Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung tibernehmen, die
auf irgendeine Art aus der Benutzung dieses Programm-Materials oder Teilen davon entsteht.
Die in diesem Buch erwăhnten Software- und Hardwarebezeichnungen sind in den meisten Făllen
auch eingetragene Warenzeichen und unterliegen als solche den gesetzlichen Bestimmungen.
Alle Rechte vorbehalten
© Springer Fachmedien Wiesbaden 1996
Ursprtinglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 1996.
Softcoverreprintof thehardcover Istedition 1996
Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Bertelsmann Fachinformation.
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fUr Vervielfăltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspei
cherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
Gedruckt auf săurefreiem Papier
ISBN 978-3-663-05783-3 ISBN 978-3-663-05782-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-05782-6
Inhaltsverzeichnis
Vorwort ..................................................................................... 1
1 Einleitung............................................................... ..... ...... 3
2 Grundlagen der Objektorientierung. ............................ 11
3 Konzepte objektorientierter Datenbanksysteme ........ 19
3.1 Der ODMG-Standard ..................................................... 20
3.2 Objektmodell.. ............................................................... 22
3.2.1 Objekte, Typen und Klassen .............................. 23
3.2.2 Objektidentität .................................................... 25
3.2.3 Attribute .............................................................. 26
3.2.4 Kollektionen ....................................................... 28
3.2.5 Beziehungen ....................................................... 30
3.2.6 Vererbung ........................................................... 33
3.2.7 Keys .................................................................... 34
3.2.8 Operationen ........................................................ 35
3.3 Datenbankkonzepte ...................................................... 36
3.3.1 Persistenz ............................................................ 37
3.3.2 Objektmanipulation ............................................ 38
3.3.3 Transaktionen und Zugriffskontrolle ................ .41
3.3.4 Datenbanken und Schema ................................ .45
3.3.5 Anfragesprachen ................................................ .46
3.4 Entwicklungsvorgehen .................................................. 50
3.5 Ein Beispiel in ODMG-Notation ................................... 52
4 Leitfaden zur Auswahl eines ODBMSs .......................... 55
4.1 Warum evaluieren? ....................................................... 55
4.2 Wie evaluieren? ............................................................. 57
5 Vorauswahl ..................................................................... 63
6 Funktionale Evaluierung ............................................... 69
6.1 Objektmodell. ................................................................ 70
6.1.1 Objektidentität .................................................... 71
6.1.2 Basisdatentypen .................................................. 73
6.1.3 Methoden ............................................................ 74
v
Inhaltsverzeichnis
6.1.4 Kollektionen ....................................................... 75
6.1.5 Beziehungen ....................................................... 76
6.l.6 Komplexe Objekte ............................................. 77
6.l.7 Vererbung ........................................................... 79
6.1.8 Integritätsbedingungen ....................................... 79
6.1.9 Persistenz ............................................................ 80
6.2 Objektzugriff. ................................................................. 82
6.2.1 Einstiegspunkte .................................................. 82
6.2.2 Objektreferenzen ................................................ 84
6.3 Schemaverwaltung und Schemaevolution ................... 84
6.3.1 Darstellung der Schemainformation .................. 84
6.3.2 Schemaevolution ................................................ 85
6.4 Architektur ..................................................................... 89
6.4.1 Grundlegende Client/Server-Architekturen ....... 90
6.4.2 Aufgabenverteilung zwischen Client und
Server .................................................................. 93
6.4.3 Übertragungseinheiten ....................................... 94
6.4.4 Erweiterte Client/Server-Architekturen .............. 97
6.5 Transaktionsmanagement und Sperrverwaltung ........ 100
6.6 Workgroup Computing ............................................... 106
6.6.1 Versionierung ................................................... 108
6.6.2 CheckIn/CheckOut ........................................... 110
6.6.3 Change Notification .......................................... 113
6.7 Assoziative Anfragen ................................................... 114
6.7.1 Objektorientierte Konzepte in
Anfragesprachen ............................................... 116
6.7.2 Relevante Konzepte von SQL .......................... 120
6.7.3 Weitere Aspekte ............................................... 122
6.8 Weitere Evaluierungskriterien ..................................... 125
6.8.1 Sprachschnittstellen .......................................... 125
6.8.2 Zugriffsschutz ................................................... 127
6.8.3 Werkzeuge ........................................................ 129
6.8.4 24x7-Betrieb ...................................................... 132
7 Benchmarks .................................................................. 135
7.1 Benchmarks für relationale Datenbanksysteme ......... 136
7.2 Benchmarks für objektorientierte
Datenbanksysteme ...................................................... 138
7.2.1 00l-Benchmark. .............................................. 139
7.2.2 HyperModel-Benchmark .................................. 144
7.2.3 007-Benchmark ............................................... 147
7.2.4 JUSTITIA-Benchmark ....................................... 152
VI
7.3 Entwicklung und Durchführung von Benchmarks .... 156
7.3.1 Wann sind eigene Benchmarks sinnvoll? ........ 157
7.3.2 Vorgehensweise ............................................... 162
7.3.3 Tuning ............................................................... 167
8 Produkte ........................................................................ 179
8.1 GemStone .................................................................... 179
8.2 0, ................................................................................. 181
8.3 Objectivity/DB ............................................................. 184
8.4 ObjectStore .................................................................. 186
8.5 POET ........................................................................... 188
8.6 Versant. ........................................................................ 190
9 Fallstudien ..................................................................... 193
9.1 Anlagenengineering ............................................... ,. ... 193
9.1.1 Ausgangssituation ............................................. 194
9.1.2 Auswahlverfahren ............................................. 195
9.1.3 Resümee ........................................................... 201
9.2 Telekommunikation .................................................... 202
9.2.1 Ausgangssituation ............................................. 202
9.2.2 Anforderungsanalyse ........................................ 204
9.2.3 Fragmentierung ................................................. 205
Anhang .................................................................................. 213
A Glossar ......................................................................... 214
B Objektorientiertes Beispielschema .............................. 231
C Checkliste .................................................................... 233
D Übersichten ................................................................. 242
D.1 Produkte ........................................................... 242
D.2 Vergleiche und Evaluierungen ......................... 248
D.3 Benchmarks ...................................................... 251
Literaturverzeichnis ............................................................. 255
Sachwortverzeichnis ............................................................ 263
VII
Vorwort
Objektorientierung ist seit elO1ger Zeit das Schlagwort in der
modernen Software-Entwicklung und gewinnt auch im Daten
bankbereich immer mehr an Bedeutung. In Anwendungsgebie
ten wie Computer Aided Design, Bürokommunikation, Engi
neering und Telekommunikation werden immer häufiger objekt
orientierte Datenbanksysteme (ODBMSe) zur Speicherung und
Verwaltung der Daten eingesetzt. Die Vorteile solcher Systeme
liegen in der natürlichen Modellierung von komplex strukturier
ten Informationen, dem effizienten Zugriff auf die in der Daten
bank gespeicherten Objektgeflechte und in der nahtlosen Inte
gration von objektorientierter Programmiersprache und Daten
bankfunktionalität.
Der Markt der objektorientierten Datenbanksysteme hat in den
letzten Jahren eine rasante Entwicklung erfahren. Die ersten
kommerziellen Systeme kamen Ende der 80er Jahre auf den
Markt. Inzwischen werden mehr als ein Dutzend unterschied
licher ODBMS-Produkte angeboten. Die verschiedenen Daten
banksysteme unterscheiden sich voneinander in ihrem Funk
tionsumfang, in den Schnittstellen und Werkzeugen, in der zu
grundeliegenden Architektur, den unterstützten Plattformen so
wie nicht zuletzt in ihrer Performance. Dementsprechend
schwierig gestaltet sich die Auswahl eines geeigneten Systems.
Dieses Buch richtet sich an alle, die sich mit der Technologie der
objektorientierten Datenbanksysteme vertraut machen wollen. Es
vermittelt grundlegende Kenntnisse über die Konzepte und die
Funktionsweise objektorientierter Datenbanksysteme, geht auf
kommerzielle Produkte ein und gibt einen Überblick über den
aktuellen Stand der Technik. Besondere Berücksichtigung findet
dabei der ODMG-Standard, der von den führenden Herstellern
kommerzieller Systeme definiert wurde. Der ODMG-Standard gilt
als De-facto-Standard für objektorientierte Datenbanksysteme.
Der Leser erhält im folgenden einen "Leitfaden" zur Auswahl des
für seinen Einsatzfall am besten geeigneten ODBMSs. Der
Schwerpunkt des Buches liegt deshalb auf der Untersuchung
und Bewertung von Systemen. Die Evaluierung eines objektori
entierten Datenbanksystems, wie sie hier vorgestellt wird, umfaßt
sowohl funktionale Untersuchungen als auch Benchmarks zur
Messung der Leistungsfähigkeit eines Systems. Tips und Hinwei-
1
Vorwort
se zur Vorgehensweise helfen dem Leser, den Auswahlprozeß
effizient und zielorientiert durchzuführen.
Die Funktionalität eines objektorientierten Datenbanksystems
läßt sich unter ganz unterschiedlichen Gesichtspunkten beleuch
ten. Aspekte, auf die in diesem Buch eingegangen wird, sind
beispielsweise Modellierungskonzepte, Systemarchitektur, Trans
aktionsmanagement, assoZlative Anfragemöglichkeiten und
Workgroup Computing. Außerdem enthält das Buch eine umfas
sende Übersicht über Standard-Benchmarks für ODBMSe und
ausführliche Erläuterungen zur Durchführung eigener Bench
marks. Für den praktischen Einsatz eines objektorientierten Da
tenbanksystems werden eine Reihe von Tuning-Maßnahmen er
läutert, mit denen sich die Performance entscheidend beeinflus
sen läßt.
In Form von Systembeschreibungen werden die Charakteristika
von einigen weit verbreiteten, kommerziellen ODBMSen be
leuchtet. Zwei Fallstudien aus den Bereichen Engineering und
Telekommunikation, die auf konkreten Projekten im industriel
len Umfeld basieren, veranschaulichen Kriterien und Vorge
hensweise bei der Auswahl eines ODBMSs. Eine Checkliste mit
Evaluierungskriterien im Anhang des Buchs dient als praktische
Hilfe bei der Durchführung eigener Untersuchungen.
Dieses Buch basiert auf Erfahrungen, die die Autoren in einer
Vielzahl von Projekten mit ODBMSen gesammelt haben. Die
Autoren sind bei der Siemens AG im Bereich Forschung und
Entwicklung tätig. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Ge
schäftsbereichen haben sie eine Reihe von kommerziellen ob
jektorientierten Datenbanksystemen evaluiert und zum Einsatz
gebracht.
Danksagung
Unser besonderer Dank gilt Christian Körner, ohne dessen Mit
wirken und fachliches Wissen dieses Buch nicht entstanden wä
re. Wir danken außerdem Dr. Volkmar Pleßer, Uschi Handel und
Harald Pfeiffer, die mit viel Geduld und Sachkenntnis das Manu
skript gelesen und wertvolle Verbesserungsvorschläge einge
bracht haben. Danken möchten wir darüber hinaus allen
ODBMS-Herstellern, die uns bei der Arbeit zu diesem Buch mit
Unterlagen und Informationen zu ihren Produkten unterstützten.
2
Einleitung
Komplexe Softwaresysteme verwalten in steigendem Maße große
Datenmengen, die auf einem beständigen Speichermedium das
Ende einzelner Sitzungen oder Programmläufe dauerhaft über
stehen. Wurden in den Anfängen der Datenverarbeitung zu die
sem Zweck Dateien eingesetzt, so übernahmen seit den 70er
Jahren Datenbankmanagementsysteme (DBMSe), im folgenden
auch einfach Datenbanksysteme genannt, zunehmend diese
Rolle, weil erst sie in der Lage waren, die Geräteabhängigkeit
und Datenredundanz zu beseitigen: Verwaltete zuvor jede Ap
plikation ihre "eigenen" Dateien mit "ihren" Daten unter Ver
wendung der primitiven Ein-/A usgabe-Operationen, so erlauben
DBMSe eine zentrale Kontrolle aller Daten in einer Datenbank.
Daten werden nur einmal erfaßt und gespeichert, so daß die
Gefahr der unkontrollierten Redundanz und daraus resultieren
der Inkonsistenzen behoben wird. DBMSe ermöglichen nicht nur
eine effiziente Verwaltung großer Datenmengen. Sie bieten den
Applikationen zudem komfortable Zugriffsmöglichkeiten, um die
Anwendungen von der eigenen, gerätenahen Realisierung zu be
freien. Ein Transaktionsmanagement synchronisiert gleichzeitige
Zugriffe auf die Daten und vermittelt jedem Anwender das Ge
fühl, alleiniger Nutzer der DBMS-Dienste zu sein. Zugriffsschutz
vor unberechtigten Benutzern und Datensicherheit sind weitere
Punkte, die ein DBMS gewährleistet.
Die Entwicklung der DBMS-Technologien im Laufe der Zeit ist
im wesentlichen durch die Art geprägt, Daten zu modellieren
und dem Anwender zu präsentieren. Zur ersten Generation der
Datenbanksysteme gehören die hierarchischen DBMSe und die
Netzwerksysteme, die in den 70er Jahren aufkamen.
Hierarchische Die hierarchischen DBMSe basieren auf einer Datenverwaltung
DBMSe in Form von Baumstrukturen. Die Daten vieler klassischer,
kommerzieller Anwendungen lassen sich hierarchisch strukturie
ren. Andersartige Beziehungen können aber nicht direkt darge
stellt und müssen über zusätzliche Hilfsmittel realisiert werden.
Der Zugriff auf die Daten erfolgt immer von der Wurzel entlang
der Hierarchie bis hin zur entsprechenden Ebene und dann ge
gebenenfalls von einem Knoten zu den Brüdern.
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