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Architektur von Datenbanksystemen

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Datenbanksysteme
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Zusammenfassung

Informationssysteme werden für bestimmte Anwendungsbereiche, auch Miniwelten genannt, eingeführt und sollen über alle Sachverhalte und Vorgänge dieser Miniwelten möglichst aktuele Auskunft geben. Dazu ist es erforderlich, die betrachteten Realitätsausschnitte rechnerseitig durch ein Modell zu repräsentieren und die Vorgänge (Ereignisse) der Miniwelt, die zu neuen oder geänderten Sachverhalten führen, in diesem Modell zeitgerecht und genau nachzuvollziehen. Die modellhafte Nachbildung der Miniwelt erzwingt Abstraktion bei der Beschreibung ihrer Objekte und Beziehungen, die durch das Modell abgebildet werden. Vorgänge in der Realität überführen diese in neue Zustände. Da relevante Zustände vom Modell erfaßt werden müssen, sind auch die Zustandsänderungen durch Folgen von Operationen des Modells möglichst genau nachzubilden, so daß eine möglichst gute Übereinstimmung der Folgezustände in Realität und Modell erreicht werden kann. Darüber hinaus müssen Zustandsübergänge systemseitig auch hinsichtlich des Auftretens von Fehlern ununterbrechbar sein. Solche Anforderungen werden technisch durch Transaktionen umgesetzt, wobei das ACID-Paradigma [GRAY81c] weitreichende Zusicherungen für die Qualität der Modellzustände übernimmt.

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Notes

  1. Akzeptabel heißt hier, daß eine Transaktion einen DB-Zustand hinterläßt, der alle definierten Integritätsbedingungen erfüllt. Das bedeutet nicht, daß der DB-Zustand auch korrekt ist, d. h. mit der abgebildeten Miniwelt übereinstimmt.

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  2. Daß sich diese weitreichenden Zusicherungen des Transaktionsmodells auch lückenlos auf reale Anwendungen übertragen lassen, wünscht Jim Gray allen Betroffenen: „May all your transactions commit and never leave you in doubt“.

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  3. Beispielsweise wurde DMCL (Data Media Control Language) als entsprechende Spezifikationssprache für Speicherzuordnungsschemata von ANSI/SPARC vorgeschlagen.

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  4. „Eine Hauptaufgabe der Informatik ist systematische Abstraktion“ (H. Wedekind).

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  5. Denn für DBS und ihre Anwendungen gilt folgender populärer Spruch m besonderer Weise: „Leistung ist nicht alles, aber ohne Leistung ist alles nichts“.

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  6. Definition der Benutzt-Relation nach [PARN72]: A benutzt B, wenn A B aufruft und die korrekte Ausführung von B für die vollständige Ausführung von A notwendig ist.

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  7. „Die durch Abstraktion entstandenen Konstrukte der Informatik als Bedingungen möglicher Information sind zugleich die Bedingungen der möglichen Gegenstände der Information in den Anwendungen“ (H. Wedekind in Anlehnung an eine Aussage Kants aus der „Kritik der reinen Vernunft“). Vereinfacht ausgedrückt: Informatiker erfinden (konstruieren) abstrakte Konzepte; diese ermöglichen (oder begrenzen) wiederum die spezifischen Anwendungen.

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  8. Eine Variation dieses Schichtenmodells läßt sich auch zur Realisierung eines datenmodellunabhängigen DBS-Kern-Systems heranziehen. In [ARUN98] wird eine Kern-Architektur beschrieben, die gleichzeitig zwei verschiedene Datenmodelle unterstützt und mit relationalen (Oracle/Rdb) und netzwerkartigen DB-Schnittstellen (Oracle CODASYL DBMS) ausgestattet wurde.

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  9. Durch diese starke Anwendungsverflechtung wird die Mehrsprachenfähigkeit von OODBS eingeschränkt. Sie bedingt zugleich einen geringeren Grad an Anwendungsisolation, so daß beispielsweise Fehler in Anwendungsprogrammen zu unbemerkter Verfälschung von im Arbeitsbereich gepufferten DB-Daten führen können. Außerdem ist die client-seitige DBS-Verarbeitung, die eine Übertragung aller benötigten Daten (data shipping) und ein Zurückschreiben aller Änderungen impliziert, ein wesentlicher Grund für die mangelnde Skalierbarkeit von OODBS.

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  10. Nur bei DB-Sharing (Shared-Disk-Architekturen) oder vollständiger Replikation kann eine Transaktion immer vollständig in einem Knoten abgewickelt werden. In den anderen Fällen „folgt die Last den Daten“, d. h., es sind Funktionsaufrufe oder Teiltransaktionen zu verschicken.

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  11. Daneben gibt es noch Shared-Everything-Architekturen, die jedoch (hier) nicht der Klasse der Mehrrechner-DBS zugerechnet werden, da sie sich durch einen gemeinsamen Hauptspeicher und gemeinsam genutzte Externspeicher auszeichnen.

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  12. Auf der Anwendungsebene hat X/Open drei Schnittstellen zwischen Anwendungen und Kommunikations-Ressourcen-Managern definiert. TxRPC ist die transaktionsgeschützte Version von DCE RPC. CPI-C V2 ist eine erweiterte Peer-to-Peer-Konversationsschnittstelle mit OSI-TP-Semantik. XATMI (Application/Transaction Management Interface) ist eine Konversationsschnittstelle für Client/Server-Anwendungen.

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Härder, T., Rahm, E. (2001). Architektur von Datenbanksystemen. In: Datenbanksysteme. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-56419-2_1

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