Ein Einblick in das Gebiet der Verteilten Datenbanksysteme

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eines Benutzers bzw. einer Anwendung, transparente Verbindung zwischen der eigentlichen Datenbank(DB) und dem DBMS, führt dazu, dass häufig von einem Datenbanksystem(DBS) gesprochen wird und eine bezugnehmende Trennung nur stattfindet, wenn diese vonnöten ist[2]. Im Allgemeinen werden die von einem Datenbanksystem bereitgestellten Daten von unterschiedlichen Benutzern verwendet, was eine bedarfsgerechte Aufbereitung und eine Berechtigungsprüfung erfordert. Der Mehrbenutzerbetrieb führt offensichtlich auch zu konkurrierenden Anfragen an das Datenbanksystem, die weder zu einem inkonsistenten Zustand noch zu einem Verlust von Daten führen dürfen. Bei unseren Erläuterungen betrachten wir vor allem das relationale Datenmodell, denn es hat sich klar gegen ältere Konkurrenzmodelle, wie das hierarchische oder das Netzwerk-Modell, durchgesetzt und bietet aufgrund seiner mengenorietierten Anfragen einige Vorteile zur verteilten und parallelen Datenbankverarbeitung. Daneben gibt es aber auch neuere Konzepte. Das objektorientierte Datenbankmodell verwaltet Daten in Form von Objekten. Dieses Konzept konnte sich jedoch nach der Euphorie in den 1980ern nicht durchsetzen als man erkannte, dass die Vorteile ihrem Preis in Form von längeren Antwortzeiten forderten. Die Forschungen aus diesem bereich ermöglichten aber die Erweiterung des relationalen Datenbankmodells zu einem Objektrelationalen-Modell, dessen Konzepte weitgehend in den SQL2003 aufgenommen wurden. Die späte Standardisierung dieser Konzepte führte dazu, dass ihre Umsetzung in kommerziellen Systemen noch uneinheitlich ist.[2] 2.1.1 Relationale Datenbanken Die Daten in einer relationalen Datenbank werden in Tabellen(Relationen) gespeichert. Dabei besteht eine Relation aus ihrem Namen, einer Anzahl von Spalten(Attributen), die den Grad der Relation bestimmt und einer Anzahl von Zeilen oder Tupel, welche die Kardinalität der Relation angibt. Darüber hinaus ist jedem Attribute ein Definitionsbereich(Domain) zugeordnet, welcher die zulässigen Werte festlegt. Die Mengeneigenschaft von Relationen bedeutet in diesem Kontext, dass Tupel nicht mehrfach vorkommen und keine vorgegebene Ordnung innerhalb der Relation besteht. Das relationale Datenbankmodell schreibt zwei Integritätsbedingungen, die sogenannten Relationalen Invariaten, vor. 4
• Die Primärschlüsselbedingung erwartet zu jeder Relation eine Menge(auch einelementig) von Attributen, mit der ein Tupel eindeutig identifiziert werden kann. Diese Menge ist als Primärschlüssel der Relation auszuzeichnen. • Die Fremdschlüsselbedingung hingegen fordert für Fremdschlüssel, mit denen Beziehungen zwischen Relationen realisiert werden können, dass ein durch einen Fremdschlüsselwert referenziertes Tupel in der Datenbank existiert. Die Menge der Relationen einer Datenbank bezeichnet man als Schema und unterscheidet Grundsätzlich zwischen dem Konzeptionellen- und dem Internen- Schema. Letzteres befasst sich weitgehend mit der physischen Speicherung der Daten und ist für den Anwender transparent. Den Zugriff auf die Daten erhält der Benutzer also über das Konzeptionelle-Schema, wobei in den meisten Fällen ein an die jeweiligen Anforderung angepasstes Externes-Schema für Benutzer bereitgestellt wird. 2.1.2 Operationen Für Anfragen auf einer Datenbank findet die Sprache SQL(Structured Query Language), eine praktische Umsetzung der relationalen Algebra, verwendung. Diese bietet, neben den allgemeinen mengentheoretischen Operatoren wie Durchschnitt(∩), Vereinigung(∪) oder kartesisches Produkt(×), auch die relationalen Operatoren Selektion(σ - Selektion), Projektion(π) oder Verbund(⊲⊳ - Join) an. • Die Selektion σ P (R) bildet eine horizontale Teilmenge der Relation R, in der alle Tupel enthalten sind, die das Selektionsprädikat P erfüllen. Teilweise wird auch von Tupelauswahl gesprochen[2] • Mit der Projektion π (x:xs) (R) wird eine vertikale Teilmenge der Relation R gebildet. Dabei enthält die Attributliste (x : xs) alle Eigenschaften, die erhalten bleiben sollen. • Der Verbund oder Join ermöglicht das Verknüpfen zweier Relationen, die Attribute mit übereinstimmenden Wertebereichen(Domains) besitzen. Ein Verbund der Relationen A(A 1 , . . . , A n ) und B(B 1 , . . . , B n ) auf Grundlage eines passenden Vergleichsoperators 5
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