Universität Paderborn

Präsentation zum Thema: "Universität Paderborn"—  Präsentation transkript:

1 Universität Paderborn
Datenbanken, Datenbanksysteme & Zugriffsschichten für Daten Konstantin Steinbrecher

2 Datenbankschema -- Datenbankausprägung
Einführung Anwendung 1 Anwendung m DBS DBMS Datenbank 1 Datenbank 2 Datenbank n DBMS stehlt zur Verfügung: DDL & DML Datenbankschema -- Datenbankausprägung Zugriffscshicht 2

3 Gliederung Datenbankmodelle: Relationale Datenbanken Objektrelationale Datenbanken Objektorientierte Datenbanken Multimediadatenbanken Verteilte Datenbanken Fragmentierung Allokation Kriterien von verteilten Datenbanksystemen Komponenten-Datenbanksysteme Multidatenbanksysteme Förderierte Datenbanksysteme Midlleware Anforderungen 3

4 Datenbankmodelle: Relationale Datenbanken
Relationenname Attribute R A1 ... An Relationenschema Attributwert Relation Tupel Definition des Datenbankschema Hinzufügen der Daten Verändern der Daten Löschen der Daten SQL 4

5 Datenbankmodelle: Objektrelationale Datenbanken
Erweiterung der Relationale Datenbanksysteme durch objektorientierte Konzepte: Mengenwertige Attribute Benutzerdefinierte Datentypen Referenzen Objektidentität Pfadausdrücke Vererbung Operationen Datentypen für große Objekte 5

6 Datenbankmodelle: Objektorientierte Datenbanken
Erweiterung der Programmiersprachen C++ und Smalltalk um Persistenzmodell Später kamm auch Java hinzu. Ein Objekt drei Bestandteilen: Identität eine systemweit eindeutige Objektidentität Typ legt die Struktur und das Verhalten des Objekts fest, Extension: Menge aller Objekte eines Typs Zustand beschreibenden durch Werte seiner Attribute ODMG Standard 6

7 Datenbankmodelle: Multimedia-Datenbanksysteme
Unterstützung von alphanumerischen Typen und Multimediadatentypen: Text Schwarz-weiße und farbige Standbilder Grafische Objekte Video-Daten Audio-Daten Das Konzept der Objektorientierung: Typ = Struktur + Operationen 7

8 Verteilte Datenbanken
Globales Schema Fragmentierungsschema Zuordnungsschema Lokales Schema Lokales Schema Lokales DBMS Lokales DBMS Lokale DB Lokale DB Station S1 Station S1 8

9 Verteilte Datenbanken
Globales Schema Fragmentierungsschema Entwurf Zuordnungsschema Lokales Schema Lokales Schema Lokales DBMS Lokales DBMS Lokale DB Lokale DB Station S1 Station S1 8

10 Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
9

11 Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
Horizontale Fragmentierung 9

12 Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
Horizontale Fragmentierung Vertikale Fragmentierung 9

13 Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
Horizontale Fragmentierung Vertikale Fragmentierung R R21 R22 R23 R1 R2 a) Kombinierte Fragmentierung: horizontale nach vertikale 9

14 Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
Horizontale Fragmentierung Vertikale Fragmentierung R R R21 R1 R22 R2 R23 R3 R1 R2 R31 R32 a) Kombinierte Fragmentierung: horizontale nach vertikale b) Kombinierte Fragmentierung: vertikale nach horizontale 9

15 Verteilte Datenbanken: Allokation
Die Zuordnung der Fragmente auf Stationen der verteilten Datenbank Allokationsschema beschreibt die Zuordnung von Fragmenten zu Stationen Allokation mit Replikation: Fragmente werden repliziert mehreren Stationen zugeordnet 10

16 Kriterien von verteilten Datenbanksystemen
Das verteilte Datenbanksystem ist eine Zusammensetzung aus mehreren verteilten (zentralisierten) Datenbanken und einem oder mehreren verteilten (zentralisierten) Datenbank-Management-Systemen. Verteilung Heterogenität Wegen der Differenz in DBMSs Semantische Heterogenität Autonomie Designautonomie, Kommunikationsautonomie, Ausführungsautonomie, Verbindungsautonomie 11

17 Komponenten-Datenbanksystemen
Modulare Aufbau von Softwaresystemen 12

18 Komponenten-Datenbanksystemen
Modulare Aufbau von Softwaresystemen Führt Komponenten-Datenbank-Management-System 12

19 Komponenten-Datenbanksystemen
Modulare Aufbau von Softwaresystemen Führt Komponenten-Datenbank-Management-System Das DBMS besteht aus Komponenten, so daß die neue Komponenten hinzugefügt bzw. bereits existierende ausgetauscht werden können 12

20 Multidatenbanksysteme
MDBS: eine Zusammensetzung von mehreren Komponenten-DBSs  Bzgl. Verteilung: zentralisiertes Komponenten-DBS verteiltes Komponenten-DBS  Bzgl. Heterogenität: homogenes MDBS heterogenes MDBS  Bzgl. Autonomie: nicht förderierte Datenbanksysteme förderierte Datenbanksysteme 13

21 Multidatenbanksysteme: Entwurf
Globales Schema Fragmentierungsschema Zuordnungsschema Lokales Schema Lokales Schema Lokales DBMS Lokales DBMS Lokale DB Lokale DB Station S1 Station S1 14

22 Multidatenbanksysteme: Entwurf
Globales Schema Fragmentierungsschema Entwurf Zuordnungsschema Lokales Schema Lokales Schema Lokales DBMS Lokales DBMS Lokale DB Lokale DB Station S1 Station S1 14

23 Förderierte Datenbanksysteme
FDBS FDBMS Component-DBS 1 Component-DBS 2 Component-DBS n Component DBMS 1 (Zentralisiertes DBMS) Component DBMS 2 (Verteiltes DBMS) Component DBMS n (Andere FDBMS) Component Datenbank 2-1 Component Datenbank 2-2 Component Datenbank 1 15

24 (mit Anwendungsdiensten)
Middleware (Java-) Anwendung Applikationsserver (mit Anwendungsdiensten) Datenbank Webbrowser Dateisystem Mobiles Gerät (Alt-) Anwendungen 16

25 Middleware: Anforderungen
Netzwerkkommunikation Anwendungsprogramm Anwendungsschicht Darstellungsschicht Sitzungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht 17

26 Middleware: Anforderungen 2
Koordination Skalierbarkeit Heterogenität Synchron Asynchron Gruppenkommunikation Activation policies Threading policies Zugriffstransparenz Ortstransparenz Migrationstransparenz Replikationstransparenz Hardware Betriebssysteme Programmiersprachen Middleware selbst Zuverlässigkeit  Kommunikation zwischen zwei Komponenten best effort at-most-once at-least-once exactly-once  ACID-Eigenschaften Atomarität Konsistenz Isolation Dauerhaftigkeit  Im Bezug auf Gruppenkommunikation k-reliability time-outs totally-ordered 18

27 Zusammenfassung Aktuelle Trend: bereits existierende DBSs zusammenzuführen Probleme: Verteilung, Heterogenität, Autonomie Lösungsansatz: Middleware, als Schicht zwischen Datenbanksystem und Anwendung Typen:Transaktionsmiddleware, Nachrichtenorientierte und Objekt- bzw. Komponentenorientierte Middleware In Praxis: Das Zusammenwachsen dieser Typen 19