Relationale Datenbanken: Eine Einführung für die Praxis

207 Pages·1998·7.782 MB·German

by  Andreas Meier (auth.)

Relationale Datenbanken
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg GmbH
Andreas Meier
Relationale
Datenbanken
Eine Einführung für die Praxis
Dritte, überarbeitete und erweiterte Auflage
Mit 77 Abbildungen
Springer
Andreas Meier
Vorsteher Wirtschaftsinformatik
und Privatdozent ETH Zürich
Studien -und Transferzentrum
Riggenbachstr. 16
CH-4601 Olten, Schweiz
Die Deutsche Bibliothek -CIP-Einheitsaufnahme
Meier, Andreas:
Relationale Datenbanken: eine Einführung für die Praxis! Andreas Meier.
3. überarb. und erw. Aufl ..
ISBN 978-3-540-61966-6 ISBN 978-3-662-09741-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-09741-0
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992, 1995, 1998
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1998
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von jedermann benutzt werden dürften.
Umschlaggestaltung: Künkel + Lopka, Heidelberg
Satz: Reproduktionsfertige Autorenvorlage
Gedruckt auf säurefreiem Papier SPIN: 10552025 45/3142 -543210
Für Heiri, Ramani und Tina
Vorwort zur dritten Auflage
Die positive Aufnahme der beiden ersten Auflagen des Fachbuches haben mich veran
lasst, einige inhaltliche Ergänzungen anzubringen und das Literaturverzeichnis nachzu
führen. Im Einführungskapitel habe ich organisatorische und betriebliche Aspekte des
Datenmanagements eingeflochten. Für die unternehmensweite Datenmodellierung habe
ich in Kapitel 2 Anpassungen vorgenommen. Deklarative und prozedurale Integritäts
bedingungen sind neu in Kapitel 3 formuliert. Das für die Praxis relevante Thema zur
Migration von Datenbankanwendungen habe ich ausgebaut und aktualisiert. Ihrem
vielseitigen Wunsch nach Übungsaufgaben habe ich mit einem Repetitorium im An
hang entsprochen. Dabei erfahren Sie unter anderem, wie man technische Objekte in
einer relationalen Datenbank abspeichern kann. Nun wünsche ich Ihnen viel Spass bei
der Lektüre und freue mich auf weitere Anregungen.
Für die speditive und angenehme Zusammenarbeit mit dem Springer-Verlag möchte
ich mich bei Hans Wössner herzlich bedanken.
Kastanienbaum, im August 1997 Andreas Meier
Vorwort zur ersten Auflage
Viele Unternehmen der Wirtschaft und der öffentlichen Hand haben die Zeichen der
Zeit erkannt und stellen ihre Informationssysteme auf ein neues Fundament. Sie legen
ein unternehmens weites Datenmodell fest, bauen relationale Datenbanken auf und
setzen entsprechende Entwicklungs- und Auswertungswerkzeuge ein.
Die vorliegende Fachbroschüre zeigt das gesamte Anwendungsspektrum vomrela
tionalen Datenbankentwurf bis hin zur Entwicklung von postrelationalen Datenbank
managementsystemen im Überblick und praxisnah auf. Als fundierte Einführung in das
Gebiet der relationalen Datenbankmanagementsysteme ermöglicht sie dem interessier
ten Datenverarbeitungs-Praktiker,
- bei der Datenmodellierung und in der Datenbankentwurfsmethodik das Relationen
modell anzuwenden,
VIII Vorwort
- relationale Abfrage- und Manipulationssprachen kennenzulernen und auch einzu
setzen,
- die automatischen Abläufe und Techniken innerhalb eines relationalen Datenbank
systems zu verstehen,
- die Stärken und Schwächen relationaler Technologie zu erkennen, in seine Über
legungen miteinzubeziehen und künftige Entwicklungen einigermassen richtig
abzuschätzen.
Die Broschüre richtet sich ausser an DV-Praktiker auch an Ausbildungsverant
wortliche von Unternehmen, an Dozenten, Schüler und Studenten an Fachhochschulen
und Berufsakademien sowie an alle, die eine praxisbezogene Einführung in die rela
tionale Datenbanktechnik suchen. Im Zentrum stehen wichtige Begriffe, die zwar
vielerorts gebraucht, jedoch selten richtig verstanden und angewendet werden.
Illustriert wird die Broschüre durch eine grosse Anzahl von einfachen, meist selbst
erklärenden Abbildungen. Ein gezielt zusammengestelltes Literaturverzeichnis ver
weist den interessierten Leser auf weiterführende Publikationen, die einen vertieften
Einblick in die angeschnittenen Themenkreise bieten.
Diese Einführung geht die relationale Datenbanktechnologie von verschiedenen
Blickwinkeln an. Sie erläutert Entwurfsmethoden und Sprachaspekte ebenso wie wich
tige Architekturkonzepte relationaler Datenbanksysteme. Auf eine Beschreibung spe
zifischer Herstellerprodukte wird verzichtet, um den grundlegenden Methoden und
Techniken mehr Platz einzuräumen und das Verständnis beim Benutzen relationaler
Datenbanken zu fördern. Somit schliesst diese Veröffentlichung eine Lücke in der
praxisbezogenen Fachliteratur.
Die Fachbroschüre ist im Rahmen eines firmeninternen Ausbildungsprogrammes
entstanden, ergänzt durch Diskussionsbeiträge aus der eigenen Vorlesungsrunde "Pra
xis relationaler Datenbanken" an der ETH in Zürich. Viele Fachkollegen und -kol
leginnen aus Praxis und Hochschule haben dazu beigetragen, den Text verständlicher
und die Abbildungen anschaulicher zu gestalten. Mein Dank richtet sich an Eirik
Danielsen, Bernardin Denzel, Emmerich Fuchs, Caroline Grässle-Mutter, Michael
Hofmann, Günther Jakobitsch, Hans-Peter Joos, Klaus Küspert, Thomas Myrach,
Michel Patcas, Ernst-Rudolf Patzke, Thomas Rätz, Werner Schaad, August ScheITer,
Walter Schnider, Max Vetter und Gerhard Weikum. Urs Bebler danke ich für die
spontane Bereitschaft, die ursprünglichen Kursunterlagen in Buchform herauszugeben.
Ein besonderes Kompliment richte ich an Peter Gasche als kritischen Gutachter, der
das Skriptum sprachlich sorgfältig bearbeitet hat. Dem Springer-Verlag, vor allem
Hans Wössner, danke ich für viele praktische Hinweise.
Liestal, im Oktober 1991 Andreas Meier
Inhaltsverzeichnis
1. Der Weg zum Datenmanagement
1.1 Grundbegriffe des Relationenmodells. ..... ... ............................ .... ... 1
1.2 Die international standardisierte Sprache SQL... ... .................... ...... 4
1.3 Die Komponenten eines relationalen Datenbanksystems................... 7
1.4 Zur Organisation des Datenbankeinsatzes. ..... ............. ... ................. 9
1.5 Bemerkungen zur Literatur.......................................................... 12
2. Schritte zur DatenmodelIierung
2.1 Von der Datenanalyse zur Datenbank............................................ 13
2.2 Das Entitäten-Beziehungsmodel1................................................... 16
2.2.1 Entitäten und Beziehungen........................................................... 16
2.2.2 Assoziationstypen........................................................................ 18
2.2.3 Generalisation und Aggregation.................................................... 20
2.3 Das relationale Datenbankschema............ ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ... 23
2.3.1 Überführen des Entitäten-Beziehungsmodells................................. 23
2.3.2 Abbildungsregeln für Beziehungsmengen...................................... 26
2.3.3 Abbildungsregeln für Generalisation und Aggregation.................... 31
2.4 Abhängigkeiten und Normalformen.............................................. 34
2.4.1 Sinn und Zweck von Normalformen............................................. 34
2.4.2 Funktionale Abhängigkeiten......................................................... 36
2.4.3 Transitive Abhängigkeiten........................................................... 39
2.4.4 Mehrwertige Abhängigkeiten....................................................... 41
2.5 Strukturelle Integritätsbedingungen.............................................. 44
2.6 Ein unternehmens weites Datenmodell ist nötig............................... 47
2.7 Rezept zum Datenbankentwurf..................................................... 50
2.8 Bibliographische Angaben........................................................... 52
X Inhaltsverzeichnis
3. Abfrage- und Manipulationssprachen
3.1 Benutzung einer Datenbank.......................................................... 55
3.2 Grundlagen der Relationenalgebra................................................. 57
3.2.1 Zusammenstellung der Operatoren................................................ 57
3.2.2 Die mengen orientierten Operatoren.............................................. 59
3.2.3 Die relationenorientierten Operatoren........................................... 62
3.3 Relational vollständige Sprachen................................................... 68
3.4 Übersicht über relationale Sprachen.............................................. 70
3.4.1 SQL........................................................................................... 70
3.4.2 QUEL........................................................................................ 72
3.4.3 QBE.......................................................................................... 74
3.5 Eingebettete Sprachen..... ..................... ............................ ............ 77
3.6 Behandlung von Nullwerten....... .......... ........................................ 78
3.7 Datenschutzaspekte...................................................................... 80
3.8 Formulierung von Integritätsbedingungen..................................... 83
3.9 Bibliographische Angaben............................................................ 87
4. Elemente der Systemarchitektur
4.1 Wissenswertes über die Systemarchitektur..................................... 89
4.2 Übersetzung und Optimierung...................................................... 92
4.2.1 Erstellen eines Anfragebaumes..................................................... 92
4.2.2 Optimierung durch algebraische Umformung................................ 94
4.2.3 Berechnen des Verbundoperators................................................. 97
4.3 Mehrbenutzerbetrieb ................................................................... 100
4.3.1 Der Begriff der Transaktion ........................................................ 100
4.3.2 Serialisierbarkeit........................................................................ 102
4.3.3 Pessimistische Verfahren ............................................................. 105
4.3.4 Optimistische Verfahren .............................................................. 109
4.3.5 Vermeidung von Verklemmungen ................................................ 111
4.4 Speicher- und Zugriffsstrukturen.... ............................................. 113
4.4.1 Baumstrukturen......................................................................... 113
4.4.2 Hash-Verfahren......................................................................... 116
Inhaltsverzeichnis XI
4.4.3 Mehrdimensionale Datenstrukturen.............................................. 118
4.5 Fehlerbehandlung ....................................................................... 122
4.6 Die Systemarchitektur im Detail.................................................. 124
4.7 Bibliographische Angaben........................................................... 126
5. Migrationswege für relationale Datenbanken
5.1 Zum Wechsel eines Datenbanksystems .......................................... 127
5.2 Die Erblast herkömmlicher Datenbanksysteme.............................. 129
5.3 Abbildungsregeln für die Datenmigration..................................... 132
5.3.1 Abbildungen für einfache Datensatztypen u. Wiederholungsgruppen 132
5.3.2 Abbildungen für abhängige Datensatztypen................................... 134
5.3.3 Indirekte Abbildungen für die Datenmigration.............................. 138
5.4 Migrationsvarianten für heterogene Datenbanken.......................... 141
5.4.1 Konversion von Datenbanken und Anwendungsprogrammen.......... 141
5.4.2 Transformation von Datenbankaufrufen....................................... 143
5.4.3 Systemkonforme Spiegelung von Datenbanken.............................. 145
5.5 Grundsätze der Migrationsplanung............................................... 147
5.6 Literaturhinweise....................................................................... 150
6. Postrelationale Datenbanksysteme
6.1 Weiterentwicklung - weshalb und wohin? ..................................... 151
6.2 Verteilte Datenbanken................................................................. 152
6.3 Temporale Datenbanken .............................................................. 157
6.4 Objektrelationale Datenbanken..................................................... 161
6.5 Wissensbasierte Datenbanken ......................................................... 165
6.6 Literatur zur Forschung und Entwicklung..................................... 169
Repetitorium ......................................................................................... 171
Glossar.................................................................................................. 181
Literaturverzeichnis............................................................................. 187
Fachbegriffe englisch/deutsch.............................................................. 191
Stichwortverzeichnis ............................................................................. 195