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FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Entwicklungsetappen von DBMS 1960 2000 2003 1970 1980 1990 Softwareentwicklungs- Basis betrieblicher Tendenzen.

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Präsentation zum Thema: "FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Entwicklungsetappen von DBMS 1960 2000 2003 1970 1980 1990 Softwareentwicklungs- Basis betrieblicher Tendenzen."—  Präsentation transkript:

1 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Entwicklungsetappen von DBMS Softwareentwicklungs- Basis betrieblicher Tendenzen komponente IKS hierarchische Mainframe-DB SQL-1 ISO/IEC-9075-Norm verabschiedet(1986) Relationale DBMS Theoretische Arbeiten zum relationalen DM (Codd) Unternehmens-DM SQL-92 Client-Server-DBMS Non-Standard DBMS OLTP-DBMS dominieren Erste Online-DB ODBC Data Warehouse Data Mining Objektorientierte DBMS Multi-Media-DB Web-Interface für DBMS DB-basierte Web- Applikationen ORDBMS Verteilte DBS XML/Webservices Wissenstechniken Mobile Computing DB werden unternehmens- strategische Kerntechnik 2004 Datenströme ergänzen die DB-Technologie

2 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Datenbankstrategie ist unternehmenskritisch Herausforderungen: Bewältigung der Heterogenität (= Integrationsfähigkeit) Bewältigung wachsender Datenquanten Transformation von Daten in Informationen und Wissen Forschungsschwerpunkte: Datenbanktechnologie und Web (Architektur, XML, Webservices) Mobile Datenbanken (Architektur, Kommunikationsprofile, lokations-abhängiger Datenzugriff) Wissenstechniken (Data Warehousing, Wissensmanagement)

3 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Relationale – objektorientierte DBMS Relationale DBMS Verwalten Tabellen, dominieren im Unternehmen, Nutzen SQL als standardisierte Sprachenebene, sind technologisch ausgereift. Objektorientierte DBMS Verwalten Objekte, Lösen spezielle Aufgaben, standardisierte Sprachenebene (ODL/OQL) noch in Entwicklung, sind technologisch noch in Entwicklung Objektrelationale DBMS verbinden die Vorteile beider und sind als Erweiterung relationaler DBMS konzipiert.

4 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Verteilte Datenbanksysteme - Definitionen - Eine verteilte Datenbank (VDB, englisch DDB) ist eine Sammlung mehrerer semantisch zusammenhängender Datenbanken, welche über ein Computernetzwerk verteilt sind Ein verteiltes Datenbankmanagementsystem (VDBMS, englisch DDBMS) ist ein Softwaresystem, welches eine VDB verwaltet und transparente Verteilung der Daten für die Nutzer übernimmt. Client-Server Verteiltes Datenbanksystem Client Knoten Server

5 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Verteilte DBMS Vertikal fragmentiert horizontal fragmentiert Nutzer (Rechnerzugänge) räumlich verteilt Historisch gewachsene heterogene "DB-Landschaft" Datenmenge zu groß

6 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Typische Anwendungen Verteilter DBS Datenbasis für räumlich verteilte Unternehmen (Bereiche und Abteilungen an unterschiedlichen Standorten). Datenbasis für Unternehmen mit Filialen. Datenbankunterstützte mobile Clients (z. B. Vertreter). Hochverfügbare Datenbankanwendungen (Netz und technischer bzw. medizinischer Bereich). Schnelle Recherche über sehr große Datenmengen (z. B. im Web und/oder Data Warehousing). B to B-Kommunikation zwischen kooperierenden Unter- nehmen.

7 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Besonderheiten verteilter Datenbanken Im Vergleich zu "einfachen" Datenbanksystemen ergeben sich einige technologische Besonderheiten durch die transparente und in der Regel nicht disjunkte Verteilung der Daten. Insbesondere betrifft das 1.Die Entwicklung eines globalen Datenmodells mit Fragmen- tierung und Allokation der Daten. 2.Die Planung und Realisierung des Datenzugriffs auf mehrere Knoten, insbesondere die Entwicklung globaler Views. 3.Die Sicherung der globalen Datenintegrität, inklusive globaler Fehlererholungsprozesse. 4.Die Replikation der Daten bei redundantem Mapping. Die Realisierung erfolgt mittels eines - Föderierten Datenbanksystems (FDBS) mit globalem Schema oder - Multidatenbanksystems ohne globalem Schema.

8 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Aspekte der Architektur VDBS in Unternehmen 1.Technisch-technologischer Aspekt: Alle Knoten sind gleichberechtigt. Online/Offline ist prozess- und kostenabhängig. 2.Betriebsorganisatorischer Aspekt: Leitungsstrukturen werden abgebildet, z. B. Master/ Slave- Architektur für hierarchische Leitungsorganisation 3.Geschäftsprozessorientierter Aspekt: Pull (Information bei Bedarf holen) oder Push (Information bei Entstehung versenden). 4.Räumlich-zeitlicher Aspekt: Berücksichtigung des Tagesrhythmus und örtlicher Besonderheiten (z. B. Gültigkeit von Kursen, Preisen) 5.Sicherheitsaspekt: Datenreplikation aus Sicherheitsgründen, Schutz unternehmens- kritischer Daten.

9 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Typische VDB- Architektur für betriebswirtschaftliche Anwendungen Zentrale Filiale 1 Filiale n Filiale 3 Filiale 2 Hierarchische Struktur (Master/Slave-Modell) Beachte: Aus technologischer Sicht sind alle Knoten gleichberechtigt.

10 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Mobile Computing – Mobile Datenbanken Zentrale Datenbank Mobile Clients DB-Clients Browserbasierte Clients Mobile Datenbanken (= VDB mit mobilen Knoten) Konsistenzhaltung mittels Online Konsistenzhaltung mittels Replikation Konsistenzhaltung mittels gelegentlicher Synchronisation Hauptproblem: Gerätetyp + Browser erkennen Marktführer: iAnywhere Solutions (Sybase) SQL-Anywhere deckt ca. 68% des Weltbedarfs als kleine mobile DB auf Clients.

11 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Gründe für den Datenbankzugang über das Web Technologiebasisexterne Informationsquelle - vereinheitlichter Zugriff auf - Data Warehouse Zugriff Online-Datenbanken - Electronic Commerce, Merchant - Zugriff auf Daten in Dokumenten Server u. a. mit Lebenszyklus - Nutzung der Funktionalität einer - Zugriff auf XML-Daten (Workflow-) Datenbank - DB-Thin-Client

12 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Anforderungen an den Datenbankzugang über das Web 1. Neue Datentypen wünschenswert. Implementation hierarchischer Verzeichnisstrukturen Intelligente Volltextsuche z. B. in XHTML-Dokumenten Versionierte Dokumente 2. Lange Transaktionen erforderlich. (HTTP ist zustandslos) 3.Systemblockierung durch fehlerhafte Abfragestrategien vermeiden. 4.Authentisierung der Nutzer erforderlich. ("Normaler" Passwortschutz für kritische Anwendungen (z. B. Bankgeschäfte) nicht ausreichend.) 5. Lokale Datenintegritätskontrollen ermöglichen. 6."Datenbanktypische" Präsentationsformen ermöglichen. (dynamische Formulare und Berichte)

13 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Schematische Darstellung der DB-Anbindung Internet Intranet Anwendung Daten-Server Client Web-Browser Java-Anwendung (Applet) Web-Server Applikationsserver Middleware Datenbank

14 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Aspekte der DB-Einbindung in Web-Applikationen Datenbank Browse r WWW- Server ? 1.Art der Veröffentlichung (dynamisch oder statisch) 2.Netzwerk-Umgebung (LAN oder WAN) 3.Realisierungsort (Client oder Server) 4.Implementiertes formales Datenmodell (strukturiert = relational/objektorientiert/objektrelational oder semistrukturiert) 5.Technologievariante des Datenbankzugriffs 6.Entwicklungstechniken und -tools Bewertungskriterien: Entwicklungsaufwand in Bezug zur Nutzungshäufigkeit Sicherheit des Datentransfers Stabilität und Schnelligkeit des Zugriffs Erwartete Anzahl konkurrierender Nutzer

15 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Basistechnologien für den Web-Zugriff auf DB 1.Common Gateway Interface ( CGI ) Prinzip: WWW-Server reagiert auf Client-Anforderungen durch Aufruf einer CGI- Schnittstelle. Diese startet beliebige Applikationen (z. B. C, PERL, Batch-Dateien), welche ihre Resultate an den WWW-Server zurückgeben, der sie an den WWW- Client sendet. 2. Application Programming Interface (API) Prinzip: WWW-Server realisieren oder vermittelt eine Verbindung zur Programier- schnittstelle des DBMS. 3. Application-Server Prinzip: WWW-Server baut Verbindung zum Applikation-Server auf. Dieser realisiert Gateway-Funktionalität zur Datenbank. 4. DBMS mit Web-Server-Funktionalität Prinzip: Datenbankserver erfüllen "eingebettete" Web-Server-Aufgaben. 5. Web-Spracherweiterungen Prinzip: Spracherweiterungen ermöglichen einen direkten Zugriff auf Datenbanken Der "Klassiker" – erste Realisierungsform des DB- Zugriffs. Bindet jedoch viele Systemressourcen und ist wenig konkurrenzfähig gegenüber modernen Technologien. Sehr verbreitet im Freeware-Bereich, weniger geeignet für komplexe Geschäftsprozesse. Dominierend sind ASP (Avtive Server Pages) und ASP.NET, PHP (Hypertext Preprocessor) sowie Java-Servlets. Realisiert die Logik einer Applikation auf einem eigenen Server. Geeignet für große und/oder komplexe Anwendungen insbesondere bei komplexen Geschäftsprozessen. Einbindung von logischen Komponenten in die DBMS- Funktionalität. Geeignet insbesondere für Multimedia- und technische Anwendungen auf ODBMS z. B. CSP (Caché Server Pages). XML (Extensible Markup Langugage) erobert die Informatik-Welt, ist aber dennoch nicht für jede Applikation unabdingbar.

16 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Datenströme Datenstrom = kontinuierlich übersandte Datensätze, deren Größe, Menge sowie schnelles Aufkommen verbieten, sie vor der Verarbeitung zu speichern. Anwendungsgebiete sind z. B. Nachrichten, Systemüberwachung- und –steuerung, Analyse wissenschaftlicher Daten, Paketverfolgung usw. VergleichDatenstromsystemeDatenbanksysteme Datenflüchtigdauerhaft Anfragendauerhaftflüchtig Änderungenauf Hinzufügen beschränktbeliebig Ergebnisseeventuell angenähertexakt Datenzugriffmöglichst Einpass- Verfahren beliebig Indizierungder Anfragender Daten

17 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt XML (Extensible Markup Language) Jedes Dokument wird zerlegt in Inhalt und Struktur Layout ein SGML (Standard Generalized Markup Language) - Subset Grundidee der Sprache … liefert Methoden für das Arbeiten mit Daten und ihren Komponenten (www.xml.com) deutsche Einführung: members.aol.com/xmldoku/.www.xml.com Vorteile: Präzisere Suchanfragen durch neue Sprachelemente Entwicklung flexiblerer Web-Anwendungen durch Weitergabe der Resultate von DB- Anfragen Lokale Berechnung und Manipulation auf dem Client möglich. Unterschiedliche Darstellungen auf dem Client möglich. Verteilung von XML-basierten Daten mittels HTTP möglich. XML XHTML, …

18 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt XML (Extensible Markup Language) Geschäftsdaten und Datenbanken "70 % Geschäftsdaten stehen in Textdokumenten" Unterscheidung aus struktureller Sicht in dokumentenzentrierte Dokumente, semistrukturierte Dokumente, datenzentrierte Dokumente. Speicherort sind u. a. DBMS vom Typ relationaler DBMS (inhaltsorientiert zerlegt / strukturorientiert zerlegt / opaque approach (CLOB), ojektorientierter/objektrelationaler DBMS (benutzerdefinierte Objekte), "nativer" XML-DBMS (z. B. Tamino). Speicherformen CLOB-Ansatz (Textform bleibt bewahrt), grafenorientierte Speicherung (DOM und Dokument werden gespeichert), relationale strukturorientierte Zerlegung (Mapping). Abfragesprachen sind XPath ( ), XML- QL( ), Volltext-SQL u.a.

19 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt XML und Datenbanken Beispiel Web-Service-Architektur.doc (Zschockelt) Speicherung von XML Dokumenten Speicherung als Ganzes Generische Speicherung der Dokumentstruktur Abbildung auf Datenbank- struktur Volltextindex Volltextindex und Strukturindex Einfache generische Speicherung Document Objekt Modell Automatische Verfahren Anwender- definierte Verfahren geeignet für dokumentzentrierte XML-Dokumente geeignet für semistrukturierte XML-Dokumente geeignet für datenzentrierte XML-Dokumente Quelle: Datenbank Spektrum Heft 5/2003

20 FHTW Berlin Datenbanken Prof. Dr. Zschockelt Semantic-Web eine Vision? Beispiel Web-Service-Architektur.doc (Zschockelt) Quelle: Computer Zeitung Nr. 13/2004 Problemstellung: Software soll unpräzise Fragestellungen tolerieren Ontologien Thesauren verknüpfen mit Thesaurus = Stichwortsammlung; erfasst Synonyme, kennzeichnet Homonyme. Begriffe erhalten eine Bedeutung. Thesauren können nach bestimmten Konventionen (z. B. Dublin Core) mit Metadaten angereichert werden. Ontologie (KI) = formal definiertes System von Dingen und deren Beziehung zueinander, welche durch Regeln beschrieben werden. Sprachen zur Beschreibung von Ontologien sind z. B. RDF (Resource-Description-Framework), F-Logic und OWL (Ontology Web Language vom WWW-Consortium propagierte Semantic-Web-Sprache).


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