Studienanleitung - Userpage

BFO - Verteilte Datenbanksysteme
- Studienanleitung -
Hochschule Harz, Fachbereich Automatisierung und Informatik
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Schmietendorf
Hochschule Harz
Fachbereich Automatisierung und Informatik
Friedrichstr. 57-59, D-38855 Wernigerode
Web: http://userpage.fu-berlin.de/~schmiete/
Email: schmiete@ivs.cs.uni-magdeburg.de
Verteilte DBS I - Vorlesung 22.11.2013
HS Harz WiSe13, A. Schmietendorf Seite 1

Inhaltsverzeichnis
1. Motivation..........................................................................................................................3
2. Zielstellungen.....................................................................................................................4
3. Inhalte der Vorlesung.........................................................................................................4
3.1 Ausgewählte Aspekte von Datenbanken..........................................................................4
3.1.1 Klassische Zielstellungen von Datenbanken.............................................................4
3.1.2 Architektur von Datenbankmanagementsystemen....................................................4
3.1.3 Entwurf einer Datenbank...........................................................................................5
3.1.4 Operationen Relationale Datenbankmanagementsysteme........................................5
3.1.5 Der Transaktionsbegriff............................................................................................5
3.2 Besonderheiten verteilter Datenbanksysteme..................................................................5
3.2.1 Anforderungen an verteilte Datenbanken..................................................................5
3.2.2 Architektur verteilter Datenbanken...........................................................................5
3.2.3 Katalogverwaltung....................................................................................................5
3.2.4 Entwurf verteilter Datenbanken................................................................................5
3.2.5 Transaktionsverwaltung in verteilten DBS...............................................................6
3.2.6 Verteilte Datenbanken mit Oracle.............................................................................6
3.3 Föderierte Datenbanksysteme..........................................................................................6
3.3.1 Zielstellungen föderierter Datenbanksysteme...........................................................6
3.3.2 Referenzarchitekturen für föderierte Datenbanken...................................................6
3.3.3 Föderierter Datenbankentwurf..................................................................................6
3.3.4 Transaktionen in föderierten Datenbanken...............................................................6
3.4 Serviceorientierte Informationsbereitstellung..................................................................7
3.4.1 Überblick zu verteilten Informationssystemen.........................................................7
3.4.2 Enterprise Application Integration............................................................................7
3.4.3 Grundlegende Web Service Technologien................................................................7
3.4.4 Verfügbare Web Services im Internet.......................................................................8
3.5 Ausblick und Zusammenfassung.....................................................................................8
4. Bewertungen, Übungen und Seminararbeit .......................................................................8
4.1 Vorlesungsbegleitende Übungen......................................................................................8
4.2 Seminararbeiten und Workshops.....................................................................................9
4.3 Anforderungen an zu erstellende Protokolle....................................................................9
5. Literaturhinweise..............................................................................................................10
6. Informationen zum Dozenten...........................................................................................11
Anlage – Plan der Vorlesungen/Übungen im WiSe 2013/14...................................................12
Anlage – Seminarthemen im WiSe 2013/14............................................................................13
Anlage – Ausgewählte Beispiele für Seminarthemen..............................................................14
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1. Motivation
Die Verteilung von Daten und Funktionen ist aus den heute verwendeten Informationssystemen
nicht mehr wegzudenken und wird durch verschiedenste Technologien (insbesondere
Middleware) unterstützt. Bereits in den 80-iger Jahren wurde der Aspekt einer Datenverteilung
im Kontext entsprechender Datenbanksysteme aufgegriffen. Dem entsprechend verbirgt
sich hinter dem Begriff eines verteilten Datenbanksystems sowohl in der Theorie, als auch in
der Praxis eine große Vielfalt an möglichen konzeptionellen und implementierungsseitigen
Ansätzen. Klassische verteilte Datenbanksysteme, die auf der Basis nur eines globalen konzeptionellen
Schemas arbeiten, sind in der Praxis verhältnismäßig selten anzutreffen. Die Ursachen
dafür liegen insbesondere in der Schwierigkeit begründet „ein einheitliches Unternehmensdatenmodell“
zu etablieren und konstant zu halten. Aus diesem Grund hat sich vor
ca. 20 Jahren der Begriff föderierter Datenbanksysteme etabliert. Föderierte Datenbanksysteme
gehen von einer weitgehenden Autonomie der zu integrierenden (örtliche verteilten) Datenbanksysteme
aus und berücksichtigen auch den Aspekt der Heterogenität (d.h. den Einsatz
von Datenbankmanagementsystemen – DBMS unterschiedlicher Hersteller bzw. die Berücksichtigung
unterschiedlicher Datenmodelle). Die Implementierung von Verteilungsmechanismen
auf Ebene der Datenbanksysteme stellte sich jedoch im industriellen Umfeld als nicht
optimal heraus. Zwar können Verteilungsanforderungen auf der Grundlage DBMS-eigener
Techniken (wie z.B. Gateways, Datenbank-Links, Replikationsmechanismen) schnell und
zumeist auch pragmatisch befriedigt werden, dennoch implizieren diese Lösungen häufig gravierende
Nachteile. Diese liegen primär in den Aufwänden für die Wartung und Pflege, potentiellen
Sicherheitsrisiken, der zumeist hohen Abhängigkeit von einem Hersteller, der Schwierigkeit
auf neue Anforderungen schnell und abgegrenzt reagieren zu können und in der ungenügenden
Berücksichtigung einer gewachsenen Systemlandschaft.
In jüngster Zeit hat das Internet den Begriff der Verteilung massiv beeinflusst und klassische
Techniken zur Entwicklung verteilter Systeme etwas in den Hintergrund gedrängt. Insbesondere
die Entwicklung verteilter webbasierter Systeme steht heute im Vordergrund industrieller
Aktivitäten und wird häufig unter dem Begriff des e-Business subsumiert. Webbasierte Integrationsansätze
bieten die Möglichkeit heterogene Informationssysteme (inkl. der genutzten
Datenbanken) im Rahmen gemeinsamer Aufgabenstellungen zu integrieren. Insbesondere die
Technologie der Web Services profitiert von diesem Lösungsansatz, weshalb diese Technik
sowohl im Kontext unternehmensinterner, als auch unternehmensübergreifender Integrationsansätze
zunehmend zum Einsatz kommt.
Dennoch müssen klassische Probleme einer Integration, wie z.B. die Abbildung bzw. der
Umgang mit ähnlichen Entitäten und Beziehungen aus verschiedenen Informationssystemen,
auch in höherwertigen Integrationsansätzen gelöst werden. Dafür kann auf die Erkenntnisse
und Konzepte aus dem Umfeld der verteilten Datenbanksysteme zurückgegriffen werden. Bei
höherwertigen Integrationsansätzen verschiebt sich allerdings der Schwerpunkt benötigten
Tätigkeiten. So steht heute die Modellierung und semantische Interpretation entsprechender
Geschäftsobjektmodelle (geschäftsrelevante Funktionen & Daten) und daraus resultierender
Modelle für die Softwareentwicklung im Vordergrund einer Integration. Vereinfacht hat sich
hingegen der Umgang mit den für die Integration benötigten technologischen Lösungsansätzen.
Insbesondere im Kontext einer webbasierten Integration unterliegen diese einem herstellerunabhängigen
Standardisierungsgremium. Sofern die Anbieter entsprechender Softwareprodukte,
wie z.B. Oracle, IBM oder Microsoft, sich an diesen Standards zur Systemintegration
orientieren, kann auf proprietäre Integrationsansätze nur eines DBMS-Anbieters verzichtet
werden kann. Auf dieser Grundlage können die weiter oben genannten Nachteile verteilter
Datenbanksysteme weitgehend vermieden werden.
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2. Zielstellungen
Die Vorlesung richtet sich an alle die einen grundlegenden Einblick zu verteilten Datenhaltungssystemen
bekommen wollen. Dafür wird ausgehend von theoretischen und praktischen
Ansätzen für verteilte Datenbanksysteme und deren implizierten Vor- und Nachteile, auf die
zunehmende Bedeutung von höherwertigen Integrationsansätzen eingegangen. Höherwertige
Integrationsansätze finden sich z.B. mit den modernen EAI-, SOA- oder auch bei Cloudbasierten
Architekturen. Dennoch bleiben auch bei diesen Ansätzen grundlegende Probleme
der semantischen Integration von Datenobjekten erhalten bzw. bedürfen entsprechender Lösungsansätze.
Nach Besuch der Vorlesung sollten die folgenden Kenntnisse bei den Stundenten
vorhanden sein:
o Grundlegende Prinzipien und Lösungsansätze für verteilte Datenbanksysteme,
o Überblick zu den angebotenen Verteilungsmechanismen eines RDBMS,
o Lösungsansätze auf der Basis föderierter Datenbanksysteme,
o Realisierung von Integrationsanforderungen in höheren Schichten,
o Informationsbereitstellung in serviceorientierten Umgebungen,
o Möglichkeiten der Transaktionsverarbeitung in verteilten Systemen,
o Ausblick auf Entwicklungstendenzen
Grundlage der Vorlesung sind die durch den Dozenten im praktischen Kontext gewonnenen
Erfahrungen im Umgang mit industriell anstehenden Integrationsaufgaben. Durch die langjährige
Verantwortung entsprechender Projekte innerhalb des Telekom-Konzerns können durch
den Dozenten vielfältige Praxisproblemen im Rahmen der Vorlesung erörtert werden. Hinsichtlich
der zur Vorlesung zu empfehlenden Literatur soll insbesondere auf [Rahm 1994],
[Conrad 1997], [Knuth et al. 2003] und [Alonso et al. 2004] verwiesen werden.
3. Inhalte der Vorlesung
3.1 Ausgewählte Aspekte von Datenbanken
Der 1. Teil der Vorlesung dient der Wiederholung ausgewählter Sachverhalte im Kontext von
Datenbankmanagementsystemen. Ziel ist es für die folgenden Abschnitte eine gemeinsame
Ausgangsbasis herzustellen, um so das Verständnis für verteilte Datenbanksysteme bzw. Systeme
im Kontext einer verteilten Informationsbereitstellung zu ermöglichen.
3.1.1 Klassische Zielstellungen von Datenbanken
o Dauerhafte und redundanzarme Speicherung von Daten/Informationen
o Gewährleistung von Integritätsbedingungen
o Gewährleistung logischer und physischer Datenunabhängigkeit
3.1.2 Architektur von Datenbankmanagementsystemen
o Basisfunktionalitäten eines Datenbankmanagementsystems
o 3-Ebenen Architektur nach ANSI-SPARC
o Schichten eines DBMS
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3.1.3 Entwurf einer Datenbank
o Phasen des Datenbankentwurfs
o ER-Modellierung und Normalisierung
o Schlüsselkonzept (Primär- und Fremdschlüssel)
3.1.4 Operationen Relationale Datenbankmanagementsysteme
o Selektion (Auswahl von Zeilen/Tupeln)
o Projektion (Auswahl von Spalten)
o Verbundoperation (Join) über zwei Relationen
3.1.5 Der Transaktionsbegriff
o A – Atomicity (Das „alles“ oder „nichts“ Prinzip)
o C – Consistency (Konsistenter Zustand der Datenbank)
o I – Isolation (Isolierter Ablauf paralleler Transaktionen)
o D – Durability (Dauerhafte Speicherung von Transaktionsergebnissen)
3.2 Besonderheiten verteilter Datenbanksysteme
Im Rahmen des 2. Teils der Vorlesung wollen wir auf den klassischen Ansatz verteilter Datenbanksysteme
eingehen. Neben der Vorstellung ausgewählter Aufgabenstellungen im Kontext
des Einsatzes solcher Systeme, soll im abschließenden Teil auch die aktuell vorhandene
Unterstützung für eine verteilte Verarbeitung innerhalb des Datenbankmanagementsystems
Oracle vorgestellt werden.
3.2.1 Anforderungen an verteilte Datenbanken
o Übersicht und Einführung
o 12 Anforderungen für verteilte Datenbanken
o Leistungstransparenz und grobe Definition
3.2.2 Architektur verteilter Datenbanken
o 4-Ebenen Architektur
o Globales konzeptuelles- und Verteilungs-Schema
o Lokales konzeptuelles- und lokales internes Schema
3.2.3 Katalogverwaltung
o Aufgaben der Katalogverwaltung
o Lokaler vs. globaler Katalog
o Arten der Katalogverwaltung und Bewertung
3.2.4 Entwurf verteilter Datenbanken
o Aufgaben beim Entwurf eines verteilten DBS
o Fragmentierung und Allokation
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o Arten der Fragmentierung (Horizontal, Vertikal, Gemischt)
3.2.5 Transaktionsverwaltung in verteilten DBS
o Struktur verteilter Transaktionen
o Sicherstellung der Transaktionsbedingungen
3.2.6 Verteilte Datenbanken mit Oracle
o Datenbank- und Netzwerksunterstützung für verteilte Systeme
o Verwendung von Oracle Datenbank-Links
3.3 Föderierte Datenbanksysteme
In der Praxis ist es schwer den klassischen Ansatz (siehe Abschnitt 3.2) für ein verteiltes Datenbanksystem
auch tatsächlich umzusetzen. Hier gilt es zumeist langjährig bestehende Systeme
zu integrieren. Dabei ergibt sich häufig das Problem der Heterogenität, d.h. weder die
eingesetzten Netzwerk- und Betriebssysteme, noch die verwendeten Datenbankmanagementsysteme
sind von einem Hersteller. Föderierte Datenbanksysteme erlauben die Integration
unterschiedlicher Systeme, die dabei auftretenden Besonderheiten sollen im 3. Teil der Vorlesung
besprochen werden.
3.3.1 Zielstellungen föderierter Datenbanksysteme
o Einsatzgebiete und Anwendungsszenarien
o Integration existierender Datenbestände
o Migration – schrittweise Ablösung von Altsystemen
3.3.2 Referenzarchitekturen für föderierte Datenbanken
o Import-/Export-Schema-Architektur
o Multidatenbank-Architektur
o 5-Ebenen-Schema-Architektur
3.3.3 Föderierter Datenbankentwurf
o Erhaltung der Autonomie bestehender Datenbestände
o Schematransformation und Schemaintegration
o Integrationsstrategien & Integrationsprozess
o Ausgewählte Integrationskonflikte
3.3.4 Transaktionen in föderierten Datenbanken
o Heterogene Transaktionsverwaltung in föderierten Systemen
o Geschachtelte Transaktionen in föderierten Systemen
Wenngleich der Ansatz eines föderierten Datenbanksystems nicht mit einem industriellen
Produkt gleichgesetzt werden kann, bietet sich mit den dabei herausgearbeiteten Konzepten
eine ideale Grundlage für höherwertige Integrationsansätze. Dem entsprechend stellen diese
eine fundierte Basis für z.B. webbasierte Systemintegrationen dar. Im Kontext dieses Abschnittes
sei insbesondere auf die umfangreichen konzeptionellen Darstellungen in [Conrad
1997] verwiesen.
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3.4 Serviceorientierte Informationsbereitstellung
Moderne Lösungsansätze verlagern die Integration von vorhandenen Systemen und den dahinter
liegenden Datenbeständen in höher gelagerte Schichten der Anwendung. In diesem
Zusammenhang wird häufig von entsprechender Middleware gesprochen. Im Rahmen des 4.
Teils (Bestandteil des folgenden Semesters) der Vorlesung wollen wir auf derartige Ansätze
eingehen.
3.4.1 Überblick zu verteilten Informationssystemen
o Potentielle Architekturansätze
o Kommunikationsbeziehungen (synchron vs. asynchron)
o Middleware (RPC, CORBA und MOM)
o Grundlegende Web-Technologien (Protokolle und Generationen)
o Application Server als Integrationsplattformen.
3.4.2 Enterprise Application Integration
o Historische Entwicklung und Zielstellungen von EAI
o Schichtenmodell der Applikationsintegration
o Integrationslevel
o Datenaustausch mit XML
o Dienste von EAI-Lösungen
o Produkte im EAI-Umfeld
3.4.3 Grundlegende Web Service Technologien
o XML als Datenbeschreibungssprache
o Schemadefinition als Grammatik von XML-Dokumenten
o XML Frameworks (ebXML, XML/EDI)
o XML Vokabulare (cXML, xCBL)
o SOAP – Simple Object Access Protocol
o Aufbau und Struktur
o RPC- und DOC-orientierte Arbeitsweise
o WSDL – Spezifikation von Web Services
o Struktur und Elemente eines WSDL-Interfaces
o Implikationen des WSDL-Modells
o WSDL-Programmierungstechniken
o Weitere Ansätze bzw. Architekturvorschläge
o REST Architekturstil
o JSON-Services
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3.4.4 Verfügbare Web Services im Internet
o Überblick zu verfügbaren Web Service Verzeichnissen
o Auffinden von Web Services
o Art der derzeit im Internet angebotenen Web Services
o Empirische Betrachtungen zu verfügbaren Web Services
o Identifizierung über die Basistechnologien hinausgehender Ansätze.
3.5 Ausblick und Zusammenfassung
o Datenbanken zur Verwaltung von XML-Dokumenten
o XML-Anfragesprachen (XQuery und XPath)
o Feedback zur Vorlesung
4. Bewertungen, Übungen und Seminararbeit
4.1 Vorlesungsbegleitende Übungen
Im Rahmen der Vorlesung werden teamorientierten Übungen bearbeitet. Diese sind durch
jeweils 2 bis 4 Studenten im Team umzusetzen. Bei den Übungen handelt es sich um grundlegende
Problemstellungen verteilter Datenbanksysteme bzw. die modelltechnische Erfassung
von Integrationsaspekten. Die Verwendung von Referenzdatenmodellen stellt darüber hinaus
einen möglichen Ansatz zur Standardisierung einer unternehmensinternen, aber auch unternehmensübergreifenden
Datenmodellierung dar. Im Einzelnen handelt es sich bei den Übungen
um die folgenden Themen:
1. Anforderungen an verteilten Datenhaltungssysteme (Brainstorming/Metaplan)
2. Mögliche Verteilungsmechanismen/-Techniken in konkreten RDBMS-Produkten
3. Erstellung eines föderierten Datenbankschema (zusicherungsbasierte Integration)
4. Verwendung von Referenzdatenmodellen in serviceorientierten Umgebungen
Auf der Grundlage zweier bewerteter Übungen wird eine Vornote ermittelt, die mit 50% in
die Gesamtbewertung des Semesters eingeht. Die Bewertung der Übungen setzt sich aus den
Protokollen und jeweils einem Kurzvortrag (10 min + 5 min Fragen) zusammen. Die Bewertung
des Kurzvortrags erfolgt anhand der folgenden Kriterien:
- Inhalt – Aufgabentreue und ggf. benötigte Abgrenzungen
- Struktur – Gewährleistung eines roten Faden durch die Themenstellung
- Kritik – Kritische Würdigung der bearbeiteten Themen
- Präsentations-Stil – Köpersprache, Begeisterung und Medieneinsatz
- Zeittreue – Einhaltung des vorgegebenen Zeitlimits
- Form – grafische Aufbereitung der behandelten Themen
- Fragen – Umgang mit Fragen während bzw. nach der Präsentation
Auch wenn nur 2 Übungen in die Bewertung eingehen setzt der erfolgreiche Abschluss die
Durchführung aller 4 Übungen voraus!
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4.2 Seminararbeiten und Workshops
Die Inhalte der Seminararbeiten sind mit dem Dozenten ca. 1 Monat vor dem Ende des Semesters
abzusprechen. Dabei kann sowohl ein eigener Themenvorschlag, als auch ein durch
den Dozenten bereitgestelltes Thema (ausgewählte Beispiele siehe Anlage innerhalb dieser
Studienanleitung) bearbeitet werden. Sofern die Seminararbeit mit mindestens genügend bestanden
wird, setzt sich die Bewertung des Fachs zu 50% aus den Übungsergebnissen und zu
50% aus der Seminararbeit (Referat/Beleg) zusammen. Die Bewertung des Referats erfolgt
unter Verwendung der bereits bei den Übungsvorträgen verwendeten Bewertungskriterien.
Aus inhaltlicher Sicht bedarf es, unabhängig von der bearbeiteten Themenstellung, der Berücksichtigung
(Analyse/Bewertung) der Dimensionen eines verteilten Datenbanksystems in
Bezug auf „Verteilung“, „Heterogenität“ und „Autonomie“.
Grundsätzlich sollte die Seminararbeit eine wissenschaftliche Herangehensweise aufzeigen
und den folgenden strukturellen Aufbau besitzen. Der Umfang sollte etwa 10 bis 15 Seiten
betragen, ggf. können Anlagen für Untersuchungsergebnisse verwendet werden.
- Zielstellung,
- Grundlagen zum Thema,
- durchgeführte Analysen,
- ggf. erarbeitete konzeptionelle Aspekte,
- ggf. realisierte prototypische Implementierungen,
- Zusammenfassung & Ausblick
- Quellenverzeichnis
Die Abgabe der Arbeit erfolgt in elektronische Form (Präsentation und Seminararbeit) bis
zum 19. Februar 2014 (strikt einzuhalten) über die folgende email-Adresse an der Universität
Magdeburg: schmiete@ivs.cs.uni-magdeburg.de
4.3 Anforderungen an zu erstellende Protokolle
Grundsätzlich sollten alle anzufertigenden Protokolle die folgende Struktur berücksichtigen:
- Allgemeine Angaben
a. Versuch, Beteiligte Studenten, Datum
b. Rahmenbedingungen (Software, Hardware, …)
c. Methodisches Vorgehen zu Bearbeitung
- Aufgaben des Laborversuchs
a. Aufgabenstellung
b. Textliche Ausführungen zu den Lösungen
c. Verwendung von Grafiken und Screenshots
- Zusammenfassung (Bewertung der erreichten Ergebnisse)
- Genutzte Quellen (z.B. Literatur, Internet, …)
Die Abgabe der Protokolle erfolgt in elektronische Form (Präsentationen und Protokolle) bis
zum 19. Februar 2014 (strikt einzuhalten) über die folgende email-Adresse an der Universität
Magdeburg: schmiete@ivs.cs.uni-magdeburg.de
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5. Literaturhinweise
Die im Folgenden kurz vorgestellten Literaturhinweise bieten eine Übersicht zu weiterführenden
Information, zu den im Kontext der Vorlesung vermittelten Themengebieten. Die dabei
gewählte Reihenfolge widerspiegelt die Stärke des Bezugs zur Vorlesung, d.h. auf die Inhalte
der letzt genannten Bücher wird im Rahmen der Vorlesung nur geringer Bezug genommen.
[Rahm 1994] Rahm, E.: Mehrrechner-Datenbanksysteme – Grundlagen der verteilten und
parallelen Datenverarbeitung, Addison-Wesley, Bonn, 1994
[Conrad 1997] Conrad, S.: Föderierte Datenbanksysteme – Konzepte der Datenintegration,
Springer-Verlag, Berlin, 1997
[Dostal 2005] Dostal, W.; Jeckle, M.; Melzer, I.; Zengler, B.: Service-orientierte Architekturen
mit Web Services (Konzepte – Standards – Praxis), Spektrum Akademischer Verlag,
München, 2005
[Knuth et al. 2003] Knuth, M. et al.: Web Services – Einführung und Übersicht, Software
Support Verlag, Frankfurt, 2003
[Alonso et al. 2004] Alonso, G.; Casati, F.; Kuno, H.; Machiraju, V.: Web Services, Springer-
Verlag, Berlin 2004
[Seemann 2003] Seemann, M.: Native XML-Datenbanken im Praxiseinsatz, Software Support
Verlag, Frankfurt, 2003
[Kemper/Eickler] Kemper, A.; Eickler, A: Datenbanksysteme – Eine Einführung, Oldenbourg-Verlag,
München Wien, 2004
[Sneed/Sneed] Sneed, H.; Sneed, S. H.: Web-basierte Systemintegration, Vieweg-Verlag,
Braunschweig/Wiesbaden, 2003
[Chappell/Jewell] Chappell, D. A.; Jewell, T.: Java Web Services, O`Reilly-Verlag, Sebastopol/CA,
2002
[Chappell 2002] Chappell, D. A.: Enterprise Service Bus – Theorie in Practice, O`Reilly-
Verlag, Sebastopol/CA, 2002
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6. Informationen zum Dozenten
Andreas Schmietendorf arbeitet als Professor für Wirtschaftsinformatik (Systementwicklung)
an der Hochschule für Wirtschaft und Recht Berlin (Berlin School of Economics and Law).
Daneben hält er eine Privatdozentur für Software-Engineering an der Otto-von-Guericke-
Universität Magdeburg. Seine berufliche und wissenschaftliche Entwicklung im Bereich der
Informationsverarbeitung ist eng mit seiner Tätigkeit bei der Deutschen Telekom AG verbunden,
bei der er mehr als zwölf Jahre beschäftigt war. Bis zu seinem Ruf auf eine Datenbankprofessur
an die Hochschule Harz im Jahr 2004 arbeitete er als Abteilungsleiter und Chefarchitekt
beim Entwicklungszentrum Berlin innerhalb des Telekom-Konzerns.
Nach wie vor berät er Industrieunternehmen bzw. die öffentliche Verwaltung zu ausgewählten
Problemstellungen wie z.B. dem Management komplexer Entwicklungs- und Integrationsprojekte
oder auch zu Fragen des Geschäftsprozessmanagements. Ebenso ist er Vizepräsident der
Central Europe Computer Measurement Group (ceCMG), Beirat des Arbeitskreises Software-
Qualität und -Fortbildung e.V. (ASQF), Partner der Deutschsprachigen Anwendergruppe für
Software-Metrik und Aufwandschätzung (DASMA). Darüber hinaus rief er im Jahr 2006 die
BSOA-Initiative ins Leben, in deren Rahmen er den jährlich stattfindenden Workshop „Bewertungsaspekte
service- und cloudbasierter Architekturen“ durchführt.
Ausgewählte Referenzprojekte der letzten Jahre:
- Durchführung von Qualitäts- und Kostenbewertungen im Rahmen des Integrationsprojektes
„DualPhone“. (Partner: T-Systems Berlin) - 2006
- Einsatz moderner Integrationsarchitekturen im Bereich der öffentlichen Verwaltung
und bei Bundesbehörden (Partner: IBM Deutschland GmbH) - 2007
- Beratungsleistungen im Projekt „SOA-E2E Management“, speziell SOA-Vorgehen
und SOA-Bewertungsaspekte (Partner: T-Systems Berlin) - 2007
- Vorgehensweise und Konzeption einer flächendeckenden Geschäftsprozessanalyse bei
einer verteilten Organisation (Partner: Bundesarchiv) – 2008
- Vorbereitung und Durchführung von Spezialseminaren zu den Möglichkeiten von Referenzmodellen,
konkret BPMN, ITIL und SID (Partner: T-Systems Berlin) - 2008
- Gutachten zur Auswahl eines Modellierungs- und Simulationswerkzeugs im Kontext
der Anforderungen des Projektes BIS (Partner: Deutsche Telekom AG) - 2009
- Bewertung des Architekturkonzepts innerhalb des Innovationsprojektes zur Entwicklung
einer Prozess- und Service-Plattform (Partner: T-Systems Berlin) – 2009
- Redesigns der Datenbankzugriffsschicht einer existierenden Applikation unter Zuhilfenahme
eines Object-Relational-Mappings (Partner: T-Systems Berlin) – 2012
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Anlage – Plan der Vorlesungen/Übungen im WiSe 2013/14
Raum: 5.301, Donnerstag ab 09:45
Bachelor - Wirtschaftsinformatik (5. Semester)
Vorlesung Termin Vorlesung Übung
01 12.09.2013 Einführung zur Vorlesung und Informationen
zu Belegarbeiten
02 26.09.2013 Ausgewählte Aspekte von Datenbanken
(Grenzen nicht verteilter Systeme)
Übung 1: Metaplantechnik
03 10.10.2013 Besonderheiten verteilter Datenbanksysteme
04 17.10.2013 Besonderheiten verteilter Datenbanksysteme
Übung: 2 Verteilungsmechanismen
von DBMS
05 24.10.2013 Besonderheiten verteilter Datenbanksysteme
06 20.11.2013 Besonderheiten verteilter Datenbanksysteme
07 21.11.2013 Föderierte Datenbanksysteme Übung 3: Föderierter
DB-Entwurf
08 28.11.2013 Föderierte Datenbanksysteme
09 05.12.2013 Föderierte Datenbanksysteme Übung 4: Referenzdatenmodelle
10 12.12.2013 Entwicklungstendenzen
11 19.12.2013 Auswertung Referenzdatenmodelle
12/13 09.01.2014 Prüfungen durchgeführt im Block Seminarvorträge
14/15 16.01.2014 Prüfungen durchgeführt im Block Seminarvorträge
Die terminliche Zuordnung der dargestellten Themen stellt nur eine grobe Orientierung dar,
hier kann es je nach Lernfortschritt noch zu geringfügigen Verschiebungen kommen. Zur
Vorbereitung und Abstimmung kann es darüber hinaus zu zusätzlichen Terminen innerhalb
des Dezembers kommen.
Die Termine für die Seminarvorträge sind offizielle Prüfungen der HS Harz. Auf der Grundlage
dieser Seminarvorträge (ca. 20 min) und einer entsprechenden Belegarbeit bzw. Entwurfsarbeit
(10-15 Seiten) wird das Fach durch jeden einzelnen Studenten abgeschlossen.
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Anlage – Seminarthemen im WiSe 2013/14
Name Thema Präsentations-
Termin
N.N.
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Anlage – Ausgewählte Beispiele für Seminarthemen
Die vorgestellten Themen für Seminararbeiten geben eine Anregung zu potentiell lösbaren
Aufgabenstellungen. Die dabei angegebenen Stichpunkte dienen der groben Orientierung inhaltlich
zu bearbeitender Themengebiete, die Erarbeitung einer korrespondierenden Gliederung
obliegt allerdings dem konkreten Bearbeiter. Dabei ist sowohl die Einordnung, aber auch
die Abgrenzung zu nicht behandelten Themen zu berücksichtigen. In diesem Zusammenhang
sollten die aufgezeigten Stichpunkte konkretisiert werden. Die Ausarbeitung sollte sich an der
unter Abschnitt 4 vorgestellten Vorgehensweise orientieren.
1. Optimierung von DB-Anfragen in verteilten Datenbanksystemen
- Problemstellung der Anfrageoptimierung bei verteilten DBS
- Umgang mit redundanten Daten und Inkonsistenzen
- Möglichkeiten des Query-Optimizers
2. Analyse des Transparenzbegriffes im Rahmen einer SOA
- Darstellung möglicher Sichten
- Transparenz im Kontext abzubildender Geschäftsprozesse
- Transparenz aus Sicht der Entwicklung & Wirkbetrieb
3. Aspekte der Normalisierung bei verteilten Datenbanksystemen
- Zielstellungen der klassischen Normalisierung (1. NF, 2. NF, 3. NF)
- Abbildung eines relationalen DB-Entwurfs auf ein verteiltes DBS
- Denormalisierung (Zielstellungen und Umgang mit Redundanzen)
4. Notationen für die Modellierung verteilter Datenbanksysteme
- Klärung des Begriffes einer Notation
- Analyse verfügbarer Notationen (ER-Modellierung, UML, …)
- Besonderheiten der Modellierung verteilter Datenbanksysteme
5. Durchgängigkeit von Funktions- und Datenmodellierung
- Modellierung im Lebenszyklus eines Softwareproduktes
- Analyse verfügbarer Notationen (BPMN, EPK, BPEL, ER-Modellierung, UML, …)
- Business-Datenmodell, Business-Objektmodell, Business-Servicemodell
6. Partitionierung von Daten mit Hilfe einer Verteilungs- und Konfigurationsanalyse
- Analyse genutzter Daten & Nutzerprofile
- Kriterien zur Verteilung von Katalogdaten in einem VDBS
- Monitoring der tatsächlichen Datennutzung
7. Fragmentierungs- und Allokationstransparenz
- Gebotene Werkzeugunterstützung (Verteilungsentwurf)
- Gewährleistung der Redundanzfreiheit
- Abbildung von Abfragen über verteilten Relationen
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8. Transaktionsbehandlung in Web Service-basierten Systemen
- Überblick zu Web Service-basierten Integrationslösungen
- Transaktionsprotokolle für verteilte Systeme
- WS Coordination & WS Transaction
9. Datenbankschnittstellen im Kontext von VDBS
- Überblick zu existierenden Schnittstellen (JDBC, ODBC, XA, XA+, …)
- Persistenzschichten – Mapping zwischen Anwendung & Datenbank
- Realisierung von verteilten DBS
10. XML-Datenbanken und verteilte DBS
- Überblick zu XML-basierten DBS
- Abbildung von Verteilungseigenschaften
- Interoperabilität zu anderen DBS (z.B. ORDBMS, OODBMS)
11. Einsatz von Middlewaretechnologien im Kontext VDBS
- Begriff der Middleware klären (Ziele, Gegenstand, Einsatzbereiche, …)
- Beispiele konkreter Middlewareansätze (DCE, CORBA, RMI, …)
- Einsatzmöglichkeiten bei der Realisierung föderierter DBS
12. Verteilte DBS im Bereich von Multimediaanwendungen
- Besonderheiten multimedialer Daten (vgl. zu Daten eines klass. RDBMS)
- Industrielle & akademische Beispiele für VDBS
- Integrationsaspekte zu anderen DBS (Schwerpunkt: RDBMS)
13. Möglichkeiten zur Serialisierung von Objekten unter Java
- Begriff der Serialisierung einordnen
- Klassischer und fortgeschrittene Serialisierungsmechanismen unter Java
- Serialisierung im Kontext eines verteilten DBS
14. Empirische Analyse zu verfügbaren Referenzdatenmodellen
- Zielstellung von Referenzdatenmodellen
- Verfügbare Ansätze in verschiedenen Branchen
- Beispielhafte Darstellung des Einsatzes über entsprechende Tools
15. Schemaintegration und Schemamigration
- Ziele der Schemaintegration und Schemaintegration
- Analyse verfügbarer Integrationsmethoden
- Darstellung eines konkreten Beispiels, wie z.B. XML-basierte Schemaintegration
16. NoSQL-Datenbanken (not only SQL) im Internet
- Eigenschaften von NoSQL-Darenbanken
- Verteilte Datenverarbeitung im Kontext des CAP-Theorems
- Einsatzgebiete für NoSQL-Datenbanken
Verteilte DBS I - Vorlesung 22.11.2013
HS Harz WiSe13, A. Schmietendorf Seite 15

17. Spaltenorientierte Datenbanksysteme
- Besonderheiten spaltenorientierter Datenbanken (Bezug zu OLAP)
- Spaltenorientierte Anfrage-Ausführung
- Beispiele für konkrete Systeme
18. Big Data Applikationen
- Historie zur Entstehung und Identifikation möglicher Einsatzszenarien
- Open-Source-Frameworks „Hadoop“ und NoSQL-Datenbank „HBase“
- Skalierbarkeit und Performance
Verteilte DBS I - Vorlesung 22.11.2013
HS Harz WiSe13, A. Schmietendorf Seite 16