Datenbank-Architektur und DBMS: Grundlagen erklärt

Datenbank-Architektur

Die Definition eines Informationssystems ist die detaillierte Beschreibung der Architektur des Systems.

Interne Ebene

Dies ist die unterste Abstraktionsebene. Sie definiert, wie Daten auf der Hardware gespeichert werden und welche Methoden für den Zugriff genutzt werden.

• Auf dieser Ebene arbeitet ausschließlich der Datenbankadministrator (DBA).
• Sie ist direkt mit dem Betriebssystem verbunden.
• Sie beschreibt die physische Speicherung der Daten:

• Blockgröße
• Relative Position der gespeicherten Datensätze
• Adressierungsmethoden
• Überläufe
• Indizes
• Veränderungen bei der Lagerung
• Kompressions-Techniken

Konzeptionelle Ebene

Dies ist die mittlere Abstraktionsebene. Sie stellt die Daten aus Sicht der Organisation dar und berücksichtigt die Anforderungen verschiedener Nutzer und Einsatzmöglichkeiten. Sie fungiert als organisatorische Gesamtansicht und definiert Daten sowie deren Beziehungen.

• Auf dieser Ebene arbeitet ausschließlich der DBA.
• Sie bildet die nächste Stufe der Abstraktion.
• Hier wird festgelegt, wie Daten in der Datenbank gespeichert werden:
  • Stammdaten-Namen
  • Eigenschaften
  • Beziehungen zu anderen Daten

Das Ziel dieser Stufe ist die Isolierung der Datendarstellung von der physischen Maschine (intern) und den Anforderungen der Anwender (extern).

Externe Ebene

Dies ist die höchste Abstraktionsebene. Hier werden verschiedene Teilansichten für unterschiedliche Datenbank-Benutzer bereitgestellt.

• Auf diesem Niveau arbeiten nur die Datenbank-Benutzer.
• Es wird nur der Teil der Datenbank beschrieben, den der Nutzer benötigt.
• Da die meisten Anwender nur einen Teil der Informationen benötigen, wird für jeden Benutzer eine externe Sicht (oder ein Schema) definiert.

Datenbank-Management-Systeme (DBMS)

Lerneinheit 2: Typen von Datenbank-Management-Systemen

• Konzept
• Komponenten
• Sprachen
• Klassifizierung

2.1 Konzept

Ein Datenbank-Management-System (DBMS) ist eine Software, die es Benutzern ermöglicht, Datenbanken zu definieren, zu erstellen, zu pflegen und einen kontrollierten Zugriff darauf zu gewährleisten.

Das DBMS dient als Schnittstelle zwischen den Anwendungsprogrammen der Benutzer und der Datenbank. Ein DBMS bietet im Allgemeinen folgende Leistungen:

• Definition der Datenbank: Verwendung der Data Definition Language (DDL) zur Festlegung der Struktur, Datentypen und Beschränkungen.
• Datenmanipulation: Einfügen, Aktualisieren, Löschen und Abfragen von Daten durch eine Datenverwaltungssprache. Dies reduziert die Abhängigkeit von starren Dateisystemen.

Ein DBMS erleichtert den Umgang mit großen Datenmengen, indem es den Zugriff und die Wartung zentralisiert. Jede Operation auf der Datenbank muss über den Manager verarbeitet werden.

Aktivität: Recherchieren Sie die 10 größten Datenbanken der Welt und deren Datenvolumen. Erstellen Sie ein Diagramm in Excel, um die verschiedenen Datenbanken zu vergleichen.

2.2 Komponenten

Ein DBMS besteht aus mehreren Modulen, die spezifische Funktionen ausführen. Das Betriebssystem stellt dabei die grundlegenden Dienste bereit.

• Abfrage-Prozessor: Die wichtigste Komponente. Er wandelt Abfragen in Anweisungen auf niedriger Ebene um, die an den Datenbank-Manager gerichtet sind.
• Datenbank-Manager: Eine Sammlung von Programmen, die für Privatsphäre, Sicherheit, Datenintegrität, gleichzeitigen Zugriff und die Interaktion mit dem Betriebssystem verantwortlich sind. Er fungiert als Schnittstelle zu Anwendungsprogrammen und prüft externe sowie konzeptionelle Schemata.
• Dateimanager: Verwaltet die Dateien auf der Festplatte. Er erstellt und führt die im internen Schema definierten Strukturen und Indizes.