Einführung in Datenbanksysteme

Nr.: 18.143

Ort: ESA C

Zeit: Mo 12-14

KVV Text Vorlesung: Einführung in Datenbanksysteme

Veranstalter: F. Matthes (Arbeitsbereich STS)

Vorlesungsunterlagen

Überblick

• Semesterüberblick
• Inhalt der Vorlesung
• Lernziele
• Literatur
• Arbeitsbereich DBIS: Projekte, Produkte, Lehre und Forschung
• Ausbildung als kundenorientierter Geschäftsprozeß

Kapitel 1: Informations- und Datenbanksysteme

• Motivation (Warum Datenbanken?)
• Schematische Struktur eines Informationssystems
• Beispiel: Ein Firmeninformationssystem
• Datenbanksysteme, Dienstgestützte Informationsrealisierung
• Datenbankdienste, Datenbanksysteme als Middleware
• Analogie Datenbanken <-> Programmiersprachen
• Anforderungen an Datenbankmodelle
• Unterstützung der Persistenz
• Quantität
• Reaktivität und Integrität
• Deklarative Integritätssicherung.

Kapitel 2: Grundlagen der Datenmodellierung

• Modelle und Abstraktionen
• Datenbankmodelle
• Verwendung von Modellen
• Beispiel: ER-Diagramm für das Firmeninformationssystem
• Datenbankmodellierungskonzepte
• Verhältnis zwischen Daten und Information
• Strukturierungskonzepte
• Repräsentation atomarer Information
• Datenabstraktion zur Informationsstrukturierung
• Grundlegende Elemente von ER-Diagrammen
• Klassifikation und Instantiierung
• Aggregation und Dekomposition
• Generalisierung und Spezialisierung
• Assoziation und Identifikation
• Identifikation und Schlüssel
• Strukturierungsorthogonalität
• Operationsbezogene Konzepte
• Persistenzabstraktion
• Alternativen zur Definition der Datenlebensdauer
• Datenunabhängigkeit durch Schemaarchitekturen
• Datenbanksysteme und ihre Modelle: Historie

Kapitel 3: Die etablierten Datenbankmodelle im Überblick

• Datenbanksprachen
• Datenmodellunabhängige Notation für Datenbank-Zustände
• Regularität und typisierte Datenbank-Schemata
• Durchgängiges Beispiel

Kapitel 3.1: Struktur, Relationales Datenmodell

• Überblick über die Konzepte
• Tabellen und Schlüssel
• Assoziationen
• Datendefinition
• Referentielle Integrität
• Domänen
• Normalformen
• Normalisierung
• Entwurf relationaler Schemata
• NF2-Erweiterung
• Anfragen, Anfragen im relationalen Kalkül
• Anfragen in SQL
• Aktualisierungsoperationen
• Bewertung

Kapitel 3.2: Objektorientiertes Datenmodell

• Objektorientierte Datenbanken
• Überblick über die Konzepte
• Typkonstruktoren und komplexe Objekte
• Objektidentität
• Kapselung
• Typen und Klassen
• Vererbung
• Mehrfachvererbung
• Methodenredefinition
• Späte Bindung
• Überblick über die Konzepte des ODMG-Objektmodells
• Darstellung von Assoziationen
• ODMG-Objektmodell
• Assoziationen im ODMG-Objektmodell
• Datendefinition im ODMG-Objektmodell
• Extension, Schlüssel
• Supertypen und Vererbung
• Datendefinition
• Anfragen
• Anfragen in OQL
• Aktualisierungsoperationen
• Bewertung

Kapitel 3.3: Netzwerk-Datenmodell und Hierarchisches Datenmodell

Netzwerkdatenmodell

• Überblick über die Konzepte
• DBTG-Mengen
• Assoziationen
• Datendefinition
• Anfragen
• Aktualisierungsoperationen
• Bewertung

Hierarchisches Datenmodell

• Überblick über die Konzepte
• Grundstruktur
• Assoziationen
• Datendefinition
• Anfragen
• Aktualisierungsoperationen
• Bewertung

Vergleich der Datenmodelle

Kapitel 4:SQL und relationale Datenbanken im Detail

• Lexikalische und syntaktische Regeln
• Dynamische DDL Anweisungen
• Schemata und Kataloge
• Basisdatentypen und Typkompatibilität
• Null- und Wahrheitswerte
• Tabellendefinition
• Lebensdauer, Sichtbarkeit und gemeinsame Nutzung
• Standardwerte für Spalten
• Monorelationale Anfragen
• Multirelationale Anfragen
• Sichtbarkeitsregeln und Spaltennamenkonflikte
• Quantifizierte Prädikate
• Algebraische Tabellenoperationen
• Duplikatelimination und Sortierung
• Aggregatfunktionen
• Gruppierung
• Sichten
• Aktualisierungsoperationen
• Integritätssicherung
• Spaltenwertintegrität und Domänendeklaration
• Reihenintegrität
• Tabellenintegrität
• Referentielle Integrität
• Behandlung von Integritätsverletzung
• Zeitpunkt der Integritätsprüfung

Kapitel 5: ODMG im Detail

• Standardisierung
• Inhalt des ODMG-93 Standards
• ODMG-Typhierarchie
• Objekte und Literale
• Kollektionstypen
• Iteratoren
• Typorthogonalität
• Subtypdefinition
• Mehrfachvererbung
• Anfragen
• Konstruktoren für Objekte und Werte
• Quantifizierte Prädikate
• Navigation
• Listenoperationen
• Funktionale Anfragen
• Gruppierung
• Objektorientierte Datenbanken: Status Quo

Kapitel 6: DB-System: Architekturen und Schnittstellen

Kapitel 6.1: DB-Systemarchitekturen und -schnittstellen

• DBMS Architekturen
• Entwurfsprinzipien für große Systeme
• Anforderungen an Datenbankverwaltungssysteme
• Architekturvorschläge für DBMS
• Strawman-Architektur
• ANSI/SPARC-Architektur
• Fünf-Schichten-Architektur von Senko
• Einbettung eines DBMS in das Betriebssystem

Kapitel 6.2: Die Fünf-Schichten-Architektur im Überblick

• Fünf-Schichten-Architektur von Senko
• Schicht 1: Externspeicherverwaltung
• Schicht 2a: Systempufferverwaltung
• Schicht 2b: Schattenspeicherkonzept
• Schicht 3: Realisierung von Speicherungsstrukturen, B-Bäume, B*-Bäume
• Schicht 3a: Rekordmanager: Freispeichertabelle, Satzadressierung, TID-Konzept
• Schicht 3b: Zugriffspfadverwaltung: Eindimensional, mehrdimensional
• Schicht 4: Implementierung der satzorientierten Schnittstelle
• Schicht 5: Implementierung der mengenorientierten Schnittstelle

Kapitel 7: Transaktionen und ihre Realisierung

• Datenmodelle und Kooperationsmodelle
• Transaktionen für kooperierende Aktivitäten
• Definition: Transaktion
• Beispiel: Projektdatenbank
• ACID: Atomarität, Konsistenz, Isolation und Dauerhaftigkeit
• Transaktionen
• Isolation von Transaktionen
• Einzelaktionen
• Sperrkompotibilitätsmatrix
• Notation
• Transaktionsvereinfachung
• Wohlgeformte und zweiphasige Transaktionen
• Historien und Beispiele
• Abhängigkeiten zwischen Transaktionen in Historien
• Abhängigkeitsgraphen
• Abhängigkeitszyklen
• Grade der Isolation
• Cursor stability