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WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Vorlesung #1 Einführung.

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1 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R Vorlesung #1 Einführung

2 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung2 Ihr Dozent... Name:Bojan Milijaš Ausbildung:Diplom-Informatiker Universität Passau, Vertiefungsgebiet Datenbanken, Prof. Alfons Kemper, Ph.D. Beschäftigung:Seit 1997 bei ORACLE Deutschland GmbH, Business Development Representative bei Oracle Sales

3 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung3 Fahrplan Organisatorisches Vorlesungen Übungen Literatur Praktikum Was erwarten Sie? Wünsche, Erwartungen, Befürchtungen... Was erwartet Sie? Lehrinhalte, worauf wird es ankommen Motivation und Einführung in Datenbanken Informationsverarbeitung mit und ohne Datenbanken Grundlegende Begriffe: DBMS, DBA

4 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung4 Vorlesung Einteilung Besprechung der Übungsaufgaben Fahrplan (kann u.U. verändert werden) Vorstellung des Lehrstoffs Fazit und Ausblick für die nächste Vorlesung Spielregeln Lösungen zu Übungsaufgaben werden von Studenten präsentiert Fragen sind jederzeit erlaubt und willkommen (sowohl vom Dozent als auch von Studenten)

5 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung5 Übungen Übungsblätter werden nach jeder Vorlesung verteilt... nicht korrigiert... in der darauffolgenden Vorlesung besprochen wichtig als Selbstkontrolle und Selbsteinschätzung Vorbereitung für die Klausur enthalten zugelassen Hilfsmitteln und Sternaufgaben (*)

6 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung6 Literatur Lehrbücher (Deutsch) Kemper / Eickler, Datenbanksysteme, Oldenburg Verlag Lehrbücher (Englisch) Ramakrishnan, Database Management Systems, McGraw- Hill A. Silberschatz, H. F. Korth und S. Sudarshan, Database System Concepts, McGraw-Hill C. J. Date: An Introduction to Database Systems. McGraw- Hill J.D. Ullmann, J. Widom: A First Course in Database Systems, McGraw Hill Skript von Prof. Schwenkert, Materialien Prof. Staudt ! Internet: Wikipedia, White Papers, Blogs, Posts,...

7 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung7 Praktikum scheinpflichtig !!! 2 bis 3 Studenten bilden ein Team Einteilung in zwei Gruppen Gruppe 1: Fr 17:00 – 18:30 (R 2.009) Gruppe 2: Fr 18:45 – 20:15 (R 2.009) SQL Abfragen Datenbankprogrammierung JDBC, ODBC, XML, SOA, PHP etc. je nach Bedarf und Interesse

8 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung8 Was erwarten Sie... von dieser Vorlesung? Nach dem Studium-Abschluss? 1. Finde ich einen Job? 2. Welche Tätigkeit werde ich ausüben? 3. Wie hoch wird mein Einstiegsgehalt?

9 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung9 Was erwartet Sie (in dieser Vorlesung) Standard- Datenbankstoff, wie in jedem Datenbank-Einführungsbuch der neueren Ausgabe (siehe Literatur), Ausgenommen: ER-Modellierung, Normalformen Beispiele, die zeit- und praxisnah sind!!!

10 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung10 Worauf wird es ankommen Motivation ist die Voraussetzung Relationales Modell, Relationale Algebra, SQL, SQL, SQL SQL Abfragen Daten-Manipulation mit SQL (DML – data manipulation language) Daten-Definition mit SQL (DDL – data definition language) Embedded SQL Weitere Datenbank-Schnittstellen (ODBC, JDBC etc.) Physische Datenbank-Organisation (Tabellen- Aufbau, Indizies etc.)

11 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung11 Motivation und Einführung (1) Datenverarbeitung ohne Datenbanken !!! Inkonsistenz Integritätsverletzung !!! Datenverlust Keine Sicherheit Fehlender Zugriff Kopie

12 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung12 Motivation und Einführung (2) Datenverarbeitung mit Datenbanken adäquaten Zugriff Mehrbenutzer- Synchronisation Sicherheit Recovery Datenbank sorgt (automatisch) für: Daten-Konsistenz Integrität der Daten

13 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung13 Motivation und Einführung (3) Datenverarbeitung ohne Datenbanken Buchhaltung Service Vertrieb Marketing Informationsablauf in einem Unternehmen

14 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung14 Motivation und Einführung (4) Datenverarbeitung mit Datenbanken Buchhaltung Service Vertrieb Marketing

15 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung15 Motivation und Einführung (5) Datenverarbeitung ohne Datenbanken Unkontrollierte Redundanzen und daraus resultierende Inkonsistenzen Beschränkte Zugriffsmöglichkeiten bzw. fehlender Zugriff Probleme des Mehrbenutzerbetriebes Datenverluste während der Bearbeitung (in Dateisystemen ist nur ein Recovery bis zum letzten Backup möglich) Integritätsverletzungen Sicherheitsverletzungen

16 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung16 Motivation und Einführung (6) Datenverarbeitung mit Datenbanken Kontrollierte Redundanzen und somit keine Inkonsistenzen Unbeschränkte Zugriffsmöglichkeiten bzw. kein fehlender Zugriff Reibungsloser Mehrbenutzerbetrieb Keine Datenverluste während der Bearbeitung (eine Datenbank kann dank umfangreichen Protokoll- Informationen beliebig zeitlich zurückversetzt werden) Keine Integritätsverletzungen Keine Sicherheitsverletzungen

17 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung17 Motivation und Einführung (7) Einsatz von Datenbanken Jedes (erfolgreiche) Unternehmen, Behörde oder Krankenhaus auf unserem Planet setzt mindestens eine Datenbank ein Kein Unternehmen, Behörde oder Krankenhaus hat seine komplette Datenverarbeitung in eine Datenbank integriert Daraus ergibt sich ein Riesen-Potential für Fachkräfte mit fundierten Datenbank-Kenntnissen, bestehende Datenbankanwendungen zu pflegen, warten und weiter zu entwickeln bzw. DV-Abläufe auf Basis von Datenbank-Technologie zu vereinheitlichen und zu optimieren

18 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung18 Motivation und Einführung (8) Datenbanken als Wirtschaftsfaktor Der Markt für relationale Datenbanken wurde von Gartner im Jahr 2007 auf ein Volumen von 17 Milliarden $ geschätzt (nur Neulizenzen) Dazu kommen noch Support, Schulung, Beratung,... Anwendungen: CRM und ERP, Decission Support und Data Warehouse, OLAP und OLTP, Data Mining eBusiness und Navigationssysteme, all das ist auf einer Datenbank aufgesetzt Datenbanken sind die Grundlage jeglicher Datenverarbeitung und haben somit als Software- Plattform einen ähnlichen wenn nicht höheren Stellenwert als Betriebsysteme

19 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung19 Motivation und Einführung (9) Weltweiter Datenbank-Markt

20 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung20 DBMS - Definition Database Management System (DBMS) - auf Deutsch Datenbankverwaltungssystem - besteht aus Datenbasis – Menge aller gespeicherten Daten Verwaltungssystem - Gesamtheit aller Programme, die den Zugriff, die Einhaltung von Konsistenz und die Modifikation der Daten regeln Man bezeichnet oft umgangsprachlich das DBMS als die Datenbank Einige DBMS Systeme / Datenbanken Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL Server, Adabas, SAPDB, Sybase, Microsoft Access, MySQL usw.

21 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung21 DBMS Basis-Architektur Das Ziel: Datenintegration bei gleichzeitiger Datenunabhängigkeit, d.h. Daten sollen von Anwendungsprogrammen unabhängig sein und auch unabhängig von der Art und Weise der physikalischen Speicherung ANSI SPARC Architektur – 3 Abstraktionsebenen Externes Schema (auch Anwendungs-Sichten oder Views, bzw. externe Ebene genannt) Konzeptionelles Schema (auch Implementations- oder konzeptionelle Ebene) Internes Schema (auch interne Ebene oder Physische Ebene genannt)

22 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung22 DBMS – 3 Abstraktionsebenen... Externes Schema - Sicht 1 Externes Schema - Sicht 2 Externes Schema - Sicht n Konzeptionelles Schema Physische Speicherung – internes Schema Physische Ebene Logische Ebene

23 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung23 Datenunabhängigkeit Physische Datenunabhängigkeit Datenbank Schema und Datenbank-Anwendungen sind von der physischen Speicherung der Daten entkoppelt. Änderungen auf der physische Ebene beeinträchtigen nicht die logische Ebene. Sie haben i.a. schnellere Zugriffszeiten oder höhere Ausfallsicherheit als Ziel. Logische Datenunabhängigkeit Änderungen des Datenbankschema sollen nicht Änderungen in allen Anwendungen (Sichten) hervorrufen. Beispiele: Hinzufügen neuer Attribute zu einer Relation, Aufspalten oder Zusammenfügen von Relationen. In heutigen Datenbanken nur bedingt möglich.

24 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung24 Architektur eines DBMS (Kemper / Eickler) LogdateienIndexeDatenbasisDatenwörterbuch Dateiverwaltung Datenbankmanager Schemaverwaltung Anfragebearbeitung DBMS DML-Compiler DDL-Compiler Anwendung Interaktive Anfrage Verwaltungs- werkzeug Präcompiler Naive Benutzer Fortgeschrittene Benutzer Anwendungs- Programmierer Datenbank- administratoren Mehrbenutzersynchr. Fehlerbehandlung

25 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung25 Komponenten eines DBMS (nach Kemper / Eickler) DML Compiler DDL Compiler Anfragebearbeitung Datenbankmanager Schemaverwaltung Mehrbenutzersynchronisation Fehlerbehandlung

26 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung26 Speicherstrukturen und Prozesse in Oracle

27 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung27 Datenbank-Administrator DBA (1) Person / Gruppe von Personen, die für die Datenbank verantwortlich ist / sind DBA - Aufgaben Installation einer Datenbank (Software-Auswahl, Bestimmung technischer Parameter etc.) Durchführung von Reorganisationen auf der physischen Ebene (Indexpflege, Änderungen der Speicherparameter von Tabellen, sowie notwendige Aktionen, die sich aus Betriebsystem oder Hardware-Änderungen ergeben) Durchführung von Sicherungen (Backup & Recovery), Sicherstellung des störungsfreien Betriebes 5*8 oder 24*7 Monitoring - Überwachung von Auslastung und Laufzeitverhalten (Performance) des Systems

28 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung28 Datenbank-Administrator DBA (2) DBA Aufgaben (fortgesetzt) Tuning – Optimierung und Verbesserung der Performance Planung und Durchführung der Wartungsarbeiten (Online und Offline Betrieb) Einspielen von Software-Erneuerungen (Patches, Upgrades), Kontakt zum Hersteller und Vertreiber des DBMS Laden von großen Datenmengen (Daten-Export und Import) Datenbank-Migrationen (Überführung der Datenbanken von einem kommerziellen System in das andere) In der Regel keine Aufgabe des/r DBA(s) Entwurf des logischen Datenbankschemas, geht bei der meist eingesetzten Standardsoftware gar nicht, zu komplex bzw. Produkt- und Firmengeheimnisse

29 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung29 Will jemand DBA werden? Sonstige Datenbank-Berufe Datenbank-Consulting Datenbank-Vertrieb Datenbank-Support Datenbank-Schulung Berufe, die Datenbankkenntnisse voraussetzen (Schnittstellen, Funktionsweise) Programmierung, Software Development Software-Architects, CIOs, Senior Management Analyse und Beratung im BI, Data Warehouse, Data Mining Umfeld...

30 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung30 Fazit Datenbanken sind wichtig! Datenbanken sind geil! Ich werde Datenbanken beherrschen und damit später einen Job finden, der interessant und gut bezahlt ist. Ich weiß in etwa, wozu ein DBMS gut ist und was es tun sollte. Ich habe einen Überblick über Berufe, die etwas mit Datenbanken zu tun haben.

31 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung31 Oracle, Oracle, MySQL... Oracle ist der RDBMS-Marktführer mit mehr Marktanteile als 4 weitere Wettbewerber zusammen MySQL verzeichnet mehr Downloads als alle andere Anbieter zusammen Ich habe bereits Bachelor-Arbeiten betreut, die in Microsoft SQL Server implementiert wurden... Es gibt einen Fachkräftemangel vor allem bei Nichen-RDBMS Produkten Hier geht es um Datenbanken und Standards, nicht (nur) um Oracle oder MySQL !!! Sie können auch fürs Praktikum gerne jede SQL-92 oder SQL-99 kompatible Datenbank nehmen !

32 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Vorlesung #1 - Einführung32 Ausblick Vorlesung #2 Das relationale Modell Relationale Modellierung von 1:1, 1:n, n:m Beziehungen, Generalisierung, schwachen Entity-Typen etc. Die Relationale Algebra (Selektion, Projektion, Vereinigung, relationale Division, Mengendurchschnitt, Joins, kartesisches Produkt etc.)

33 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R Vorlesung #1 Ende


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