Teil 5 - Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Electronic Government
Teil 5 - Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Electronic Government
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Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Agenda<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Einführung in die <strong>Wirtschaftsinformatik</strong><br />
Wintersemester 13/14<br />
Vom Original zum Modell - Abbildungsschritte<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Datenbanken<br />
Universität Potsdam<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Wirtschaftsinformatik</strong><br />
<strong>und</strong> <strong>Electronic</strong> <strong>Government</strong><br />
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau<br />
August-Bebel-Str. 89<br />
14482 Potsdam<br />
Tel. (0331) 977-3379<br />
Fax (0331) 977-3406<br />
http://wi.uni-potsdam.de<br />
<strong>Teil</strong> 5<br />
Datenbankmanagementsysteme<br />
Das physische Schema<br />
1<br />
2<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Gründe elektronischer Datenspeicherung<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Modellierung - Abbildung des<br />
betrachteten Originals<br />
Vorteile gegenüber analoger Archivierung <strong>und</strong><br />
Informationsaufbereitung (z.B. Karteikästen, Mikrofilme)<br />
Schnellerer Zugriff auf <strong>und</strong> effizientere Verarbeitung von Daten -<br />
Arbeitserleichterung <strong>und</strong> Zeiteinsparung<br />
Kostensenkung - Technik übernimmt - Entbindung der<br />
Arbeitskräfte von monotonen Aufgaben<br />
Zentrale Vernetzung <strong>und</strong> Verfügbarkeit - Möglichkeit der<br />
Nutzung durch Dritte<br />
Verwaltung beliebig großer Datenmengen<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
3<br />
4
Daten<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Prinzipien der Kategorisierung von Daten<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Statisches Abbild der<br />
Anwendungswelt<br />
1 Tim, Sebastian, Hansa Rostock<br />
2 Rost, Timo, Energie Cottbus<br />
3 Friedrich, Arne, Hertha BSC<br />
4 ...<br />
Personen - Fußballspieler, Politiker,<br />
Studierende, ...<br />
Gegenstände - Bücher, Werkzeuge<br />
Künstliche Objekte - Bank- oder<br />
Versicherungskonten,<br />
Indirekter Ausdruck<br />
der Dynamik<br />
Unterschied zwischen zwei statischen "Abzügen"<br />
Kontostand vor <strong>und</strong> nach einer Transaktion<br />
Umsatzvolumen vor <strong>und</strong> nach einer<br />
Lieferung<br />
Spieltabelle (Turniertabelle) vor <strong>und</strong> nach<br />
einem Spieltag<br />
‣ Daten bilden die Basis <strong>für</strong> die Verknüpfung von Informationen.<br />
Im Ergebnis entsteht Wissen.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
... nach Inhalt ... nach Aufgabe<br />
K<strong>und</strong>endaten<br />
Lagerbestände,<br />
Kontostände,<br />
Aufträge<br />
Stamm- <strong>und</strong> deren Änderungsdaten --><br />
Seltene Veränderungen<br />
Bestandsdaten <strong>und</strong> deren Änderung<br />
durch Bewegungsdaten --> Häufige<br />
Veränderungen<br />
Produkt- <strong>und</strong> Preisliste<br />
eines Anbieters<br />
Bruttopreis von<br />
Produkten über<br />
Mehrwertsteuer<br />
Ordnungsdaten --> Identifikation<br />
(Personen, Dinge) oder Vergleiche<br />
(Preise, Gehälter)<br />
Rechendaten --> Berechnung oder<br />
Umrechnung von Werten<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
5<br />
6<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Datenorganisation in Dateisystemen<br />
Aufgaben in der Datenhaltung<br />
Historie der Dateisysteme<br />
Gegenstand der Aufgabe<br />
Auswählbare Gr<strong>und</strong>operationen <strong>für</strong> Datenbearbeitung<br />
Anfänge elektronischer<br />
Datenverarbeitung -<br />
Konventionelle<br />
Datenhaltungssysteme<br />
Daten, die i.d.R. in<br />
strukturierter Form<br />
gespeichert <strong>und</strong><br />
bearbeitet werden<br />
Auffinden - wird mehrfach benötigt<br />
Einfügen<br />
Ändern<br />
Entfernen<br />
Speichermedien<br />
Datenbestände meist auf<br />
externen Massenspeichern<br />
(magnetische<br />
<strong>und</strong> optische Datenträger)<br />
Dateiorganisation<br />
P1<br />
P2<br />
Datei A<br />
Datei B<br />
Datei A<br />
Datei B<br />
Enge Verflechtung<br />
zwischen Programm <strong>und</strong><br />
Datenorganisation auf<br />
physischem Speicher<br />
Mertens 2005, S. 58f.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
7<br />
Verarbeitungsformen von Daten innerhalb von Dateisystemen<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
Starr fortlaufend - sequentiell<br />
Logisch fortlaufend - z.B. index-sequentiell<br />
Wahlfrei - direct access<br />
‣ Die Operation Auffinden bestimmt häufig über das Antwortzeitverhalten<br />
des gesamten Informationssystems.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
8
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Gr<strong>und</strong>operation Auffinden<br />
Logische Datenhaltung<br />
Zentrale Bedeutung bei Datenbearbeitung<br />
Logische Sicht<br />
Dateiinhalt<br />
Beispiele - Objekte<br />
Auffinden<br />
Bei Aufruf aller anderen Gr<strong>und</strong>operationen<br />
Bei jeder Form der Verarbeitung von Daten<br />
/<br />
/bin /usr /etc /dev /home ...<br />
Programme<br />
root directory<br />
Konfiguration Geräte "Eigene Dateien"<br />
gaebler gronau ...<br />
Nutzer<br />
Problemstellungen bei Suche<br />
... nach bestimmtem Datensatz innerhalb einer Datei<br />
... nach allen Sätzen mit Formulierung von Bedingungen<br />
zum Inhalt<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Hierarchische Dateiverwaltung<br />
-> Verzeichnisse<br />
(directories)<br />
Datei - auf Datenspeicher<br />
abgelegte<br />
Datenmenge mit Zugriff<br />
über Dateiname<br />
Datenobjekte<br />
Beschreibung durch<br />
ihre Eigenschaften<br />
Personen: Lieferanten,<br />
K<strong>und</strong>en, Mitarbeiter<br />
Gegenstände:<br />
Maschinen, Werkzeuge,<br />
Materialien<br />
Abstrakte: Konten,<br />
Buchungen,<br />
‣ Einsatz von Verfahren zur Strukturierung von Daten bzw. -<br />
beständen.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Stahlknecht 2002, S. 138ff.<br />
9<br />
10<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Modellierung - Abbildung des betrachteten Originals<br />
Datenstrukturen (Dateneinheiten)<br />
Datentyp<br />
Datenbank (data base) -<br />
kann aus mehreren<br />
Dateien bestehen<br />
Hinweis: Zwischen den<br />
einzelnen Dateien<br />
bestehen dabei immer<br />
logische Abhängigkeiten<br />
Datei (file) - gleichartige <strong>und</strong> logisch zusammengehörige Datensätze<br />
Datensatz (record) - Bildung durch<br />
Datenelemente desselben Objekts<br />
Datenelement (item) - kleinste<br />
logische Dateneinheit<br />
‣ Datenstrukturen beschreiben, wie Daten miteinander assoziiert<br />
werden.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Datentyp - Beschreibungsmerkmal <strong>für</strong> gleichartige Dinge<br />
‣ mm, cm, m, km<br />
‣ HH:MM:SS<br />
"08:15:00"<br />
Zusammengesetzte Datentypen<br />
Fahrrad<br />
= {Mountain-Bike<br />
Off Road, 199 EUR,<br />
15 Stück}<br />
Beschreibung - Typ der zulässigen Werte eines<br />
Datenelements<br />
Beispiele: Kontostand, Uhrzeit, Länge, Firmenname<br />
Beschreibungsbasis <strong>für</strong> gleichartige Dinge mit mehreren<br />
Daten einfacherer Datentypen<br />
Beispiel: Artikelbeschreibung={Name, Preis,<br />
Lagerbestand}<br />
‣ Formal beschreibt ein Datentyp gleichartige Objektmengen.<br />
Datentypen schränken die Werte von Variablen sinnvoll ein.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
11<br />
12
PERS_NR NAME VORNAME LEITER ...<br />
PERS_NR<br />
PROJ_NR<br />
PROJ_NR PROJ_NAME PROJ_LEITER<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Abbildung der realen Welt<br />
Vom Original zum Modell - Abbildungsschritte<br />
Betrachtung interessierender Ausschnitte der Realwelt<br />
Vorgänge, Veränderungen oder statische Momentaufnahmen<br />
Externes Schema - Beschreibung interessierender <strong>Teil</strong>e der<br />
Anwendungswelt<br />
Datenschema - formale Beschreibung der Struktur von Daten<br />
Vom Original zum Modell -<br />
Abbildungsschritte<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
Arbeitsgebiet des Einkäufers/<br />
Verkäufers<br />
Lager<br />
Buchhaltungsbereiche<br />
Produktionsprozesse<br />
Gegenstände Zusammenhänge<br />
Wirklichkeitsausschnitt<br />
Informationen<br />
Sachverhalte<br />
("Miniwelt")<br />
Tatsachen Personen<br />
Vorgänge,<br />
Veränderungen<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
13<br />
14<br />
Vom Original zum Modell - Abbildungsschritte<br />
Vom Original zum Modell - Abbildungsschritte<br />
Konzeptuelles Schema<br />
Logisches Schema<br />
Ansatz<br />
Ergebnis<br />
Darstellung<br />
Weiterführung<br />
Ergebnis<br />
Darstellung<br />
Gegenstände Zusammenhänge<br />
Wirklichkeitsausschnitt<br />
Informationen<br />
Sachverhalte<br />
("Miniwelt")<br />
Tatsachen<br />
Vorgänge,<br />
Veränderungen<br />
(Datenbankentwurf)<br />
Personen<br />
><br />
Mitarbeiter<br />
PERS_NR NAME VORNAME LEITER ...<br />
PERS_NR PROJ_NR<br />
arbeitet_in<br />
PROJ_NR PROJ_NAME PROJ_LEITER<br />
Projekt<br />
Relationales Datenmodell<br />
Relationstyp/Relationsformat<br />
Attribut<br />
Relation<br />
Fremdschlüssel<br />
Tupel<br />
Attributwert<br />
Konzeptueller Entwurf<br />
der Miniwelt<br />
Erzeugung einer umfassenden<br />
Strukturierung<br />
der gesamten Informationsanforderungen<br />
Konzeptuelles Schema<br />
Umfassende Beschreibung<br />
der gesamt interessierenden<br />
Anwendungswelt<br />
(z.B. Schema<br />
der Import-/ Exportfirma)<br />
Entity Relationship<br />
Modell<br />
‣ Stellt zu betrachtende Daten anwendungs- <strong>und</strong> speicherneutral<br />
dar.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Logischer Entwurf<br />
Abbildung der<br />
Zusammenhänge des<br />
konzeptionellen Schemas<br />
in Relationsschemata<br />
Logisches Schema<br />
<strong>Teil</strong> des zum Einsatz<br />
kommenden<br />
(relationalen)<br />
Datenbanksystems<br />
(DB-Realisierung)<br />
Hierarchisches Netzwerk<br />
Relationenmodell<br />
‣ Beschreibt den gesamten Datenbestand anwendungsneutral <strong>und</strong><br />
speicherunabhängig.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
15<br />
16
Physisches Schema<br />
Vom Original zum Modell - Abbildungsschritte<br />
Vom Original zum Modell - Abbildungsschritte<br />
Abbildungsschritte von der Realität zur physischen<br />
Datenbank<br />
Realisierung<br />
Relationales Datenmodell<br />
Relationstyp/Relationsformat<br />
Attribut<br />
Ergebnis<br />
Darstellung<br />
Beispiele<br />
Firmendaten,<br />
Telefonbuch,<br />
Bücherbestand<br />
Realitätsausschnitt<br />
modelliert in<br />
Relation<br />
Fremdschlüssel<br />
Tupel<br />
Attributwert<br />
Physischer Entwurf<br />
Speicherung von<br />
Relationen auf<br />
Speichermedien<br />
Physische Ablage der<br />
Daten auf Speichermedium<br />
als Dateien, physische<br />
Records unsortiert<br />
Zugriffsbeschleunigung<br />
durch Indizierung der<br />
Records<br />
Interne Speicherorganisation<br />
einer<br />
Festplatte<br />
Zugriffe auf Hardware<br />
‣ Eine DB besteht aus dem DB-Schema <strong>und</strong> dem DB-Zustand.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Entity-Relationship<br />
Objektstrukturen,<br />
Relationen<br />
DB2, Oracle,<br />
MySQL, MSSQL<br />
logische<br />
Datenunabhängigkeit<br />
konzeptuelles<br />
Schema<br />
überführt in<br />
logisches<br />
Schema<br />
physische<br />
Datenunabhängigkeit überführt in<br />
physisches<br />
Schema<br />
‣ Schemata sind zentrale Ergebnisse der Datenmodellierung!<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
17<br />
18<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Definition Datenmodell<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Festlegung der elementaren Datentypen <strong>und</strong> Datenstrukturen<br />
Vorgabe der Konstrukte, mit denen Modellierung eines Diskurs- bereichs<br />
(klar nach außen abgegrenzte Miniwelt) hinsichtlich seiner Struktur <strong>und</strong><br />
Inhalte vorgenommen werden kann<br />
Beschreibung der statischen Aspekte eines Systems<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Realwelt<br />
Modellwelt<br />
Vorgabe<br />
Konstrukte<br />
Diskursbereich<br />
Abbildungsrelation<br />
Modellsystem<br />
‣ Ein Datenmodell beschreibt eine Ordnungsvorstellung zur<br />
Strukturierung der Daten in einer Datenbank.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
19<br />
20
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Gebräuchliche Datenmodelle<br />
Datenmodelle - Hierarchische Strukturen<br />
Hierarchisches Modell (historisch)<br />
Netzwerk-Modell (historisch)<br />
Entity-Relationship-Modell (ERM, viele Erweiterungen)<br />
Relationales Modell<br />
Objektorientiertes Datenmodell<br />
Objekt-relationales Datenmodell (Kombination aus den beiden<br />
vorgenannten)<br />
‣ ER-Modelle bilden oft den Ausgangspunkt <strong>für</strong> Implementationen<br />
ins Datenbankmodell des jeweiligen<br />
Datenbankverwaltungssystems.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Daten<br />
.<br />
.<br />
Verbindungen von Daten<br />
Hierarchisches Datenmodell<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
21<br />
22<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Datenmodell - Beispiel Hierarchisches Modell<br />
Datenmodelle - Netzwerkartige Strukturen<br />
K<strong>und</strong>e<br />
Adresse<br />
K<strong>und</strong>en_Nr<br />
Vorname<br />
Nachname<br />
Artikel<br />
Daten<br />
.<br />
Land Ort Strasse Haus_Nr Telefon<br />
Art_Nr Bezeichnung Preis Lieferant Lagerort<br />
Lief_Nr Lief_Name<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
.<br />
Verbindungen von Daten<br />
Netzwerkartiges Datenmodell<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
23<br />
24
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Datenmodell - Beispiel Netzwerkmodell<br />
Datenmodellierung <strong>für</strong> statische Systeme<br />
K<strong>und</strong>e<br />
Adresse K<strong>und</strong>en_Nr<br />
Vorname<br />
bestellt<br />
Nachname<br />
Artikel<br />
Ziel<br />
Modellierung einer Miniwelt<br />
Beschreibung der Struktur großer Datenmengen<br />
Beispiele: K<strong>und</strong>endaten, Bibliothekbestand, ...<br />
Beschrieben werden...<br />
Realitätssausschnitt<br />
("Miniwelt")<br />
Gegenstände<br />
Sachverhalte<br />
Zusammenhänge<br />
Informationen<br />
Personen<br />
Fakten<br />
Veränderungen, Vorgänge<br />
Land Ort Strasse Haus_Nr Telefon<br />
Art_Nr Bezeichnung Preis Lieferant Lagerort<br />
Lieferant<br />
liefert<br />
Lief_Nr Lief_Name<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
...beteiligte Objekte (Entitäten, Datensätze, ... ) <strong>und</strong> deren<br />
Eigenschaften (Attribute)<br />
...statische Beziehungen zwischen den Objekten<br />
NICHT beschrieben werden ...<br />
...Abläufe resp. zeitliches Verhalten etc.<br />
...Datenflüsse oder Interaktionen<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
25<br />
26<br />
Datenmodelle <strong>und</strong> -strukturen<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Prinzip der Modellierung<br />
Sachverhalte<br />
Informationen<br />
Gegenstände<br />
Personen Personen<br />
Zusammenhänge<br />
Fakten<br />
Formalisierung,<br />
Diskretisierung<br />
* * *<br />
Objekt (Entity)<br />
*<br />
Veränderungen,<br />
Vorgänge<br />
Realitätsausschnitt<br />
("Miniwelt")<br />
Objekt (Entity)<br />
* *<br />
Beziehung<br />
(Informations-) Modell<br />
‣ Es werden auf einen Diskursbereich begrenzte, formalisierte Werte aus der<br />
Realwelt in Form von Objekten <strong>und</strong> deren Beziehungen beschrieben.<br />
*<br />
*<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Datenbanken<br />
27<br />
28
Datenbanken<br />
Datenbanken<br />
Datenbanken<br />
Datenorientierte Software<br />
Eine Datenbank enthält ...<br />
...ein Datenbankschema <strong>und</strong> ...<br />
...eine Menge von konkreten<br />
Daten beschreiben genau einen<br />
Zustand der im Schema<br />
modellierten Anwendungswelt<br />
Bsp.: Lieferanten <strong>für</strong> <strong>Teil</strong><br />
"Steckschlüssel" Typ "M14" sind<br />
{"Groß Metallbau GmbH", "NCN AG"<br />
<strong>und</strong> "Nika Inc."}<br />
Anwendungsprogramme<br />
Informationsmodell<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Datenbankmanagementsystem (DBMS)<br />
Leistet technische<br />
Verwaltung einer oder<br />
mehrerer Datenbanken<br />
Bsp.: ORACLE, DB2, Sybase<br />
System XII<br />
(DB)-Anwendung, Anwendungsprogramm<br />
Greift auf DBS zu - realisiert<br />
Funktionalitäten <strong>für</strong><br />
Anwender<br />
Bsp.: Auftragserfassung der<br />
Import-/Export-Firma<br />
Datenbanksystem (DBS)<br />
Informationssystem (IS)<br />
Realisierung eines Informationssystems mit einer Datenbank<br />
‣ Aufgabe <strong>und</strong> Ziel der Software besteht in der Strukturierung <strong>und</strong><br />
Speicherung der Daten nach festgeschriebenen Ordnungskriterien.<br />
Schnittstelle des<br />
Informationssystems<br />
Datenbankschema<br />
Datenbank<br />
Informationssystem<br />
DBMS sowie von ihm<br />
verwaltete Datenbanken<br />
Bsp.: MySQL mit Datenbank<br />
der Import-/Export-<br />
Firma<br />
Anwendungen <strong>und</strong> DBS<br />
sind zusammengefasst<br />
Bsp.: Gesamte, integrierte<br />
operative SW Import-/<br />
Export-Firma<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
29<br />
30<br />
Datenbanken<br />
Datenbanken<br />
Struktur von Datenbanksystemen<br />
Schritte zum Einsatz eines DB-Systems<br />
Realisierung eines Informationssystems mit einer Datenbank<br />
Betriebliche<br />
Problemstellung<br />
Planung des Einsatzes eines DB-Systems<br />
Schnittstelle des Informationssystems<br />
Algorithmen<br />
Anforderungsanalyse <strong>und</strong> Erstellung<br />
des Anwendungskonzeptes<br />
Datenstrukturen,<br />
Tabellenstrukturen<br />
Datenbankschema<br />
Datenbank<br />
Informationssystem<br />
Dienste<br />
Datenbankzustand<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Ziel<br />
Einsatz eines<br />
DB-Systems<br />
Auswahl eines DB-Systems<br />
<strong>und</strong> seine Beschaffung<br />
Erstellung des System-<br />
Konzeptes (Datenmodell)<br />
Implementierung, Freigabe zur Nutzung<br />
Wartung <strong>und</strong> Pflege<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Elmasri 2002, S. 571ff.<br />
31<br />
32
Datenbanken<br />
Datenbanken<br />
Anforderungen an Datenbanken<br />
Vorteile von Datenbanken<br />
Große Speicherkapazität<br />
Effiziente Verarbeitung, kurze<br />
Antwortzeiten<br />
Niedrige Kosten<br />
Datenunabhängigkeit<br />
➡ Änderungen auf einer Ebene<br />
wirken sich nicht auf andere<br />
Ebenen aus (siehe auch<br />
Architekturmodell:<br />
3-Schichtenkonzept)<br />
Datensicherheit <strong>und</strong> –schutz<br />
Vermeidung von Red<strong>und</strong>anz<br />
Konsistenz (Widerspruchsfreiheit)<br />
Persistenz (Robustheit gegenüber<br />
Hardwarefehlern)<br />
Einhaltung von Standards<br />
Benutzerfre<strong>und</strong>lich, strukturierte<br />
Ablage (logisch, physisch)<br />
Mehrbenutzerbetrieb<br />
‣ Datenunabhängigkeit ist die wesentlichste Anforderung. Sie<br />
beinhaltet die Trennung von Daten <strong>und</strong> Programmcode.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Einheitliches Konzept<br />
Verringerung von Erstellungs- <strong>und</strong><br />
Verwaltungsaufwand<br />
Zusammenfassung mehrfach benötigter<br />
Funktionen<br />
Kollisionsfreier paralleler Datenzugriff<br />
Gleichzeitiger Zugriff auf Daten durch<br />
mehrere Anwender<br />
Datenformat unabhängig von Bezug<br />
nehmenden Programmen<br />
Möglichkeit spontaner Abfragen<br />
abweichend von Programmen<br />
Vermeidung von Datenred<strong>und</strong>anz<br />
Zu jedem in DB gespeicherten<br />
Objekt genau ein Satz von Daten<br />
Verminderung mangelnder<br />
Übereinstimmung<br />
(z.B. bei Änderungen)<br />
Zentrale Datensicherheit <strong>und</strong> -schutz<br />
Vertraulichkeit<br />
Integrität der Daten<br />
Ida Berg<br />
Ida Berg<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
33<br />
34<br />
Datenbanken<br />
Datenbanken<br />
Datensicherheit - Datenintegrität<br />
ACID-Prinzip<br />
Gr<strong>und</strong>lagen zuverlässiger Informationsverarbeitung<br />
Datensicherheit - Schutz vor Verlust von Datenbeständen<br />
durch technische Ausfälle<br />
Datenintegrität - Maßnahmen zur Gewährleistung<br />
unbeschädigter Daten in einem System während<br />
Verarbeitung<br />
Atomare Transaktionen<br />
ATOMICITY<br />
Änderung passiert ganz oder gar nicht<br />
Auch bei mehreren Schritten<br />
Isolierte Transaktionen<br />
Unabhängig von eventuell parallel<br />
laufenden Prozessen<br />
ISOLATION<br />
Verarbeitung nur konsistenter Daten<br />
Realisierung über Transaktion<br />
"Übergang der Datenbank von einem in einen anderen<br />
konsistenten Zustand"<br />
In sich abgeschlossener Verarbeitungsschritt innerhalb<br />
der Anwendungen der betreffenden Miniwelt<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Konsistente Transaktionen<br />
CONSISTENCY<br />
Datenbank wird in einem konsistenten<br />
Zustand gehalten<br />
War vor Ausführung der Änderung in einem<br />
solchen<br />
Dauerhafte Transaktionen<br />
Permanente Erhaltung geänderter Daten in<br />
der Datenbank<br />
Auch: Pufferdaten<br />
DURABILITY<br />
‣ Das Transaktionsprinzip realisiert die Sicherung vor Datenverlust.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Stahlknecht 2002, S.192f.<br />
35<br />
36
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Abbildungsschritte von der Realität zur physischen<br />
Datenbank<br />
Datenbankmanagementsysteme<br />
Beispiele:<br />
Firmendaten,<br />
Telefonbuch,<br />
Bücherbestand<br />
Realitätsausschnitt<br />
modelliert in<br />
Datenbankmanagementsysteme<br />
Entity Relationship<br />
Objektstrukturen,<br />
Relationen<br />
DB2, Oracle,<br />
MySQL, MSSQL<br />
logische<br />
Datenunabhängigkeit<br />
physische<br />
Datenunabhängigkeit<br />
konzeptuelles<br />
Schema<br />
überführt in<br />
logisches<br />
Schema<br />
überführt in<br />
physisches<br />
Schema<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
37<br />
38<br />
Datenbankmanagementsysteme<br />
Datenbankmanagementsysteme<br />
Konzept der Datenunabhängigkeit<br />
Physische Datenunabhängigkeit<br />
Schutz des DBMS-Benutzers<br />
Bei Änderungen in der Systemumgebung (Datenbanktuning,<br />
Erweiterung von Speicherstrukturen) - keine<br />
Auswirkung auf Funktionen in Anwendungsprogrammen<br />
Weitestgehende Unabhängigkeit von Daten mit Programmen/Nutzern<br />
Transparenz der physischen Organisation der Daten <strong>für</strong><br />
Dialoge <strong>und</strong> Programme<br />
Organisation von Datenstruktur <strong>und</strong> Zugriffspfaden ist<br />
nicht Programmaufgabe<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Möglichkeit der Änderung eines internen Schemas ohne Änderung<br />
des darüber liegenden konzeptuellen Schemas<br />
Funktionsänderungen in den Anwendungen nicht notwendig<br />
Beispiel: Reorganisation der Daten oder Einrichtung neuer<br />
Zugriffspfade<br />
Neue Speichermedien - schnellere Festplatten<br />
Lastverteilung auf mehrere Rechner<br />
Austausch von Speichermedien bei Defekten<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Elmasri 2002, S. 51f.<br />
39<br />
40
Logische Datenunabhängigkeit<br />
Datenbankmanagementsysteme<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Interpretation von Datenbestand <strong>und</strong> inneren<br />
Zusammenhängen <strong>für</strong> verschiedene Anwendungen aus<br />
unterschiedlichen Perspektiven<br />
Änderungen des konzeptuellen Schemas ohne Auswirkungen<br />
auf externe Schemata bzw. Anwendungen<br />
Forderung: Erweiterung der DB durch Hinzufügung eines Datensatztyps<br />
oder Datenfeldes oder Reduzierung durch Löschung<br />
Auswirkung: Änderung der Definition von Sichten <strong>und</strong> Transformationen<br />
zwischen den Schichten<br />
Beispiel: Aufnahme eines Datensatztyps, der Verwaltung <strong>und</strong><br />
Speicherung von Grafiken zulässt<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Das physische Schema<br />
Elmasri 2002, S. 51<br />
41<br />
42<br />
Abbildungsschritte von der Realität zur physischen<br />
Datenbank<br />
Das physische Schema<br />
Anforderungen an das physische Schema<br />
Das physische Schema<br />
Beispiele:<br />
Firmendaten,<br />
Telefonbuch,<br />
Bücherbestand<br />
Entity-Relationship<br />
Objektstrukturen,<br />
Relationen<br />
DB2, Oracle,<br />
MySQL, MSSQL<br />
logische<br />
Datenunabhängigkeit<br />
physische<br />
Datenunabhängigkeit<br />
Realitätsausschnitt<br />
modelliert in<br />
konzeptuelles<br />
Schema<br />
überführt in<br />
logisches<br />
Schema<br />
überführt in<br />
physisches<br />
Schema<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Forderungen <strong>für</strong> Beschreibung eines interessierenden Bereiches<br />
durch konzeptuelles Schema<br />
Beschreibung konsistent, d.h widerspruchsfrei<br />
Integration der Sichtweisen aller Beteiligten<br />
Widerspruchsfreies Überblicken <strong>und</strong> "Verstehen" des modellierten<br />
Bereiches<br />
Red<strong>und</strong>anz - mehrfache Speicherung derselben Daten<br />
Red<strong>und</strong>ante Daten beinhalten unterschiedliche Werte<br />
Deshalb: Nur kontrollierte Mehrfachspeicherung von Daten<br />
Inkonsistenz - mögliche Folge von Red<strong>und</strong>anz<br />
‣ Ein Datenbanksystem erzwingt innerhalb eines Informationssystems<br />
ein sogenanntes zentrales Konsistenzverständnis.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
43<br />
44
Datenzugriff im physischen Schema<br />
Das physische Schema<br />
Kontrollfragen<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Probleme des Mehrbenutzerbetriebs<br />
Unkontrollierter Zugriff - erzeugt evtl. Widersprüche in Dateninhalten<br />
Beschränkte Zugriffsmöglichkeiten<br />
Zugriff auf Daten anderer Anwendungen nur schwer möglich<br />
Rechte-/Sichtenverwaltung sorgt <strong>für</strong> flexible Vergabe von Zugriffsrechten<br />
Verlust von Daten/Integritätsverletzung<br />
Wiederherstellung von Daten im Fehlerfall sehr schwierig<br />
Transaktionen dürfen nur vollzogen werden, wenn Datenbasis in konsistenten<br />
Zustand überführt ist<br />
Forderung: Durch einheitliches Datenmodell sind Daten problemlos<br />
miteinander verknüpfbar<br />
‣ Bei unkontrolliertem Zugriff kann es bei Mehrbenutzerbetrieb<br />
leicht zu Anomalien kommen.<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
Wie geschieht der Übergang von der realen Welt zur Datenbank?<br />
Welche Aufgaben hat ein Datenbankmanagementsystem?<br />
Was ist eine Transaktion?<br />
Warum muss der normale Benutzer sich nicht um den<br />
Mehrbenutzerbetrieb kümmern?<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
45<br />
46<br />
Literatur<br />
Von der Realwelt zum Datenmodell<br />
Elmasri, R./Navathe, S. B.: Gr<strong>und</strong>lagen von Datenbanksystemen; 3. Auflage,<br />
2002, Addison-Wesley<br />
Stahlknecht, P./Hasenkamp, U.: Einführung in die <strong>Wirtschaftsinformatik</strong>; 11.<br />
Auflage, 2004, Springer Verlag<br />
Mertens P. et. al: Gr<strong>und</strong>züge der <strong>Wirtschaftsinformatik</strong>; 9. Auflage; 2005,<br />
Springer Verlag<br />
c Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau, Universität Potsdam<br />
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