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Datenbanksystem
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2006-03-03T14:59:31Z
87.123.2.44
Ein '''Datenbanksystem (DBS)''' ist ein System zur elektronischen Datenverwaltung. Die wesentliche Aufgabe eines DBS ist es, große [[Daten|Datenmengen]] sicher zu speichern und für Abfragen durch [[Benutzer]] oder [[Anwendungssoftware]] bereitzustellen.
Das System besteht dabei aus zwei Teilen, der [[Software|Verwaltungssoftware]], dem '''Datenbankmanagementsystem (DBMS)''' und dem eigentlichen Datenspeicher, der '''Datenbank'''. Nun steht '''RDBMS''' für '''Relational Database Management System''' und bezeichnet ein Datenbanksystem einer relationalen Datenbank.
Die Verwaltungssoftware hat die Aufgabe, die Daten in der Datenbank zu speichern, zu organisieren, zu modifizieren oder Abfragen, die über eine [[Abfragesprache]] gestellt wurden zu beantworten.
Die vorliegende Wikipedia-Software arbeitet z.B. mit einem Datenbanksystem.
== Geschichte ==
Ausgehend von den Problemen bei der Verarbeitung herkömmlicher Dateien wurde in den [[1960er]] Jahren das Konzept eingeführt, Daten durch eine Software-Schicht zwischen Betriebssystem (Dateiverwaltung) und Anwendungsprogramm zu verwalten. Dieses Konzept begegnete der Fehlentwicklung, dass Datenspeicher in Form von Dateien in der Regel für eine spezielle Anwendung konzipiert wurden und ein erheblicher Teil des Tagesgeschäfts mit Umkopieren, Mischen und Restrukturieren der Dateien belastet war.
Eines der ersten großen DBMS war [[Information Management System|IMS]] mit der Sprache [[DL/I]] (Data Language One), ein [[Hierarchische Datenbank|hierarchisches]] Modell. Parallel dazu definierte [[CODASYL]] ein Modell für [[Netzwerkdatenbank|netzwerkartige]] Datenbanken.
Einen wesentlichen Fortschritt erzielte in den [[1960er]] und [[1970er]] Jahren [[Edgar F. Codd]] mit seiner Forschungsarbeit am [[IBM Almaden Research Center]]. Codd entwickelte die Grundlagen des ersten experimentellen [[Relationale Datenbank|relationalen]] Datenbanksystems [[System R]]. Die Berkeley Group folgte mit [[Ingres]] und der Abfragesprache QUEL.
[[Oracle]] (damals noch unter den Firmennamen ''SDL'' und ''RSI'') verwertete die Ergebnisse des System R und führte [[SQL]] zum kommerziellen Erfolg. IBM folgte mit SQL/DS und [[DB2]]. Die relationalen Datenbanksysteme verdrängten in den [[1980er|1980ern]] die hierarchischen und netzwerkartigen Systeme und der Großteil der Behörden, Konzerne, Institute und mittelständischen Unternehmen stellte seine IT auf Datenbanksysteme um.
Während in den [[1990er]]n wenige kommerzielle Hersteller von Datenbank-Software faktisch den Markt beherrschten (namentlich IBM, [[Informix]], Microsoft mit [[SQL Server]] und Oracle), erlangen in den [[2000er]]n die [[Open Source|Open-Source]]-Datenbankmanagementsysteme eine immer größere Bedeutung. Vor allem [[MySQL]] und [[PostgreSQL]] erzielten signifikante Marktanteile. Als Reaktion bieten die führenden kommerziellen Hersteller (gebühren-)freie Versionen ihrer Datenbank-Software an.
== Komponenten eines Datenbanksystems ==
[[Bild:Datenbanksystem.png|300px|right|DBMS+Datenbank=Datenbanksystem]]
Das Datenbanksystem ist das ausgeführte DBMS zusammen mit seinem Datenspeicher, der Datenbank. Es speichert die Nutzdaten einer Institution und bietet dank DBMS eine Schnittstelle zur Abfrage, Manipulation und Verwaltung dieser Daten.
=== Datenbankmanagementsystem ===
Das Datenbankmanagementsystem (DBMS) ist die eingesetzte Software, die für das Datenbanksystem installiert und konfiguriert wird. Das DBMS legt das Datenbankmodell fest, hat einen Großteil der unten angeführten Anforderungen zu sichern und entscheidet zum großen Teil über Funktionalität und Geschwindigkeit des Systems. Datenbankmanagementsysteme selbst sind hochkomplexe Softwaresysteme.
Die Auswahl des gewünschten DBMS ist eine kritische Entscheidung.
Für ''Datenbankmanagementsystem'' wird (selten) auch der Begriff ''Datenbankverwaltungssystem'' (DBVS) verwendet.
=== Datenbank ===
In der Theorie versteht man unter ''Datenbank'' den reinen Datenspeicher als technische Daten-Basis (engl. ''database''). Dieser Speicher wird von einem laufenden DBMS verwaltet, wobei sich alle Anwendungssysteme an das DBMS wenden und die Datenbank selbst für sie unsichtbar ist. Allein administrativen Tätigkeiten, wie z.B. der Datensicherung ist der direkte Zugriff auf die Datenbank erlaubt.
Einzelne DBMS-Hersteller verwenden geringfügig voneinander abweichende Begrifflichkeiten dafür, was man genau unter ''einer'' Datenbank versteht: entweder alle Daten, die von einem laufenden DBMS bzw. der [[Instanz]] verwaltet werden, oder nur jeweils inhaltlich zusammengehörigen Daten. Bei [[verteilte Datenbank|verteilten Datenbanken]] gibt es auch im Modell mehrere Datenbanken auf unterschiedlichen Systemen, die miteinander verbunden sind.
== Anforderungen ==
Ein Datenbanksystem muss im Gegensatz zur herkömmlichen Dateiverarbeitung den folgenden Anforderungen genügen:
=== Strukturierung und Integrität ===
* Das DBS erlaubt die Verwaltung von strukturierten Daten.
** Die Strukturierung selbst ist Aufgabe der [[Datenmodellierung]], es entsteht das [[Schema (Informatik)|Schema]], in dem die Daten vorliegen.
** Die interne Speicherung (internes Schema, Datenbank) ist zweitrangig und wird vom DBMS gesteuert.
** Für Anwendungssysteme lassen sich [[Sicht (Datenbank)|Sichten]] auf das Schema definieren, die ebenfalls vom DBMS umgesetzt werden.
* Das System soll durch eine geeignete zentrale Struktur Doppelspeicherungen (Redundanzen) vermeiden.
* Das DBS erlaubt die logische Trennung von Anwendungsprogramm und Datenspeicher. Diese Anforderungen sind anschaulich in der [[ANSI-SPARC-Architektur]] beschrieben.
* Ein DBS überwacht aktiv Regeln zur Gewährleistung der Datenintegrität.
** Es lehnt falsche Verweise auf Daten ab ([[Referenzielle Integrität]]).
** Es achtet auf korrekte Wertebereiche (z.B. mit Prüfsummenbildung bei Kontonummern).
=== Sprachen ===
* Das DBS stellt als Schnittstelle eine [[Datenbanksprache]] für die folgenden Zwecke zur Verfügung:
** Datenabfrage und -manipulation ([[Data Manipulation Language|DML]])
** Verwaltung der Datenbank ([[Data Definition Language|DDL]])
** Berechtigungssteuerung ([[Data Control Language|DCL]])
Bei den relationalen DBMS sind die drei Kategorien in einer Sprache ([[SQL]]) vereint, bei anderen Systemen existiert aber durchaus eine Trennung in Form unterschiedlicher Sprachen.
=== Mehrbenutzerfähigkeit ===
* Für den Zugriff auf die Daten des DBS werden Berechtigungen verwaltet. Ohne Berechtigung kann die entsprechende Operation nicht durchgeführt werden.
* Für den (pseudo-)gleichzeitigen Zugriff mehrerer Anwendungen bzw. Anwender regelt das DBMS Konkurrenzsituationen.
** Es werden ''[[Lock|Sperren]]'' (engl. ''locks'') verwaltet.
** Es werden ''Systemprotokolle'' (engl. ''logs'') verwaltet.
** Das DBS arbeitet [[Transaktion (Informatik)|transaktionsorientiert]].
Diese Gruppe von Anforderungen zeichnet Datenbanksysteme im engeren Sinne gegenüber funktional erweiterten Dateisystemen aus. In [[Microsoft Access]] kann beispielsweise jeder Anwender durch einfaches Überschreiben der Dateien das System unbrauchbar machen.
=== Betrieb ===
* Ein DBS verwaltet neben den Nutzdaten Daten über das DBS selbst, also ''Daten über die Daten'' (''Meta-Daten''), z.B. eine Liste aller Tabellennamen einer relationalen Datenbank. Diese Daten sind von der Administration oder anderen Berechtigten abfragbar.
Meta-Daten werden in einem so genannten ''Systemkatalog'' oder auch ''Data Dictionary'' gehalten.
* Ein DBS arbeitet mit Datensicherung und Wiederherstellung (Backup und Recovery).
* Ein DBS kann Daten im- oder exportieren.
* Ein DBS kann mit anderen DBS verbunden werden (''[[Verteiltes Datenbankmanagementsystem|verteilte Datenbanksysteme]]'').
* Ein Datenbanksystem arbeitet auch bei großen Datenmengen mit akzeptabler Antwortzeit und hohem Durchsatz.
Für den Betrieb von DBS ist die Berufsgruppe der Datenbank-Administratoren (DBA) zuständig.
== Charakteristika ==
=== Datenbankmodell ===
Grundlage für die Strukturierung der Daten und ihrer Beziehungen zueinander ist das [[Datenbankmodell]], das durch den DBMS-Hersteller festgelegt wird. Je nach Daten''bank''modell muss das [[Datenmodell]] an bestimmte Strukturierungsmöglichkeiten angepasst werden:
* [[hierarchische Datenbank|hierarchisch]]: Die Datenobjekte stehen in verdrahteten Eltern-Kind Beziehungen zueinander.
* [[Netzwerkdatenbank|netzwerkartig]]: Die Datenobjekte werden miteinander in Netzen verdrahtet.
* [[relationale Datenbank|relational]]: Die Datenobjekte stehen in flachen Tabellen, Beziehungen ergeben sich aus Werten der Tabellenspalten.
* [[objektorientiertes Datenbankmodell|objektorientiert]]: Die Datenobjekte werden miteinander verdrahtet, sind gegebenenfalls miteinander verwandt und können vom System immer eindeutig identifiziert werden.
Es existiert eine Vielzahl von Misch- und Nebenformen, wie zum Beispiel das [[Objektrelationale Datenbank|objektrelationale]] Modell.
=== Ausrichtung ===
Klassischerweise unterscheidet man eine Ausrichtung des Systems auf viele kleine Anfragen ([[OLTP]]) oder lang andauernder Auswertungen ([[Online Analytical Processing|OLAP]]). Es ist aber durchaus gängig, dass das selbe System beiden Anforderungen gerecht werden muss und zum Beispiel tagsüber für den OLTP- und nachts für den OLAP-Betrieb „gefahren“ wird. Die DBA arbeitet dann unterschiedliche Konfigurationen aus (Hauptspeicher des Servers, Prozess-Anzahl, Optimierungsstrategie beim Zugriff etc.).
== Verwendung ==
=== Bedeutung ===
Datenbanksysteme sind heute ein zentraler Bestandteil fast jedes Software-Systems. Sie verwalten Lagerbestände eines Unternehmens, Patienteninformationen in Krankenhäusern, Telefondaten in der Auskunft, Finanztransaktionen in der Bank. Damit stellen sie einen kritischen Teil jedes Unternehmens und jeder Behörde dar. Von der [[Verfügbarkeit]], Vollständigkeit und Richtigkeit der Daten hängt die Aktionsfähigkeit eines Unternehmens ab. Die [[Datensicherheit]] ist daher ein wichtiger und gesetzlich vorgeschriebener Bestandteil der [[Informationstechnik|IT]] eines Unternehmens oder einer Behörde.
=== Beispiele ===
Die vollständige Automatisierung von Lagerbeständen macht eine manuelle Verwaltung heute unmöglich. Der Verlust einer Lagerdatenbank kann somit das Unternehmen in sehr kurzer Zeit finanziell ruinieren, da georderte Produkte nicht ausgeliefert werden können und es Monate dauern würde, die Bestände erneut zu inventarisieren. Lagerdatenbanksysteme werden zum Tagesgeschäft (OLTP) und periodisch für Analysen (OLAP) verwendet.
Alle Banken und Versicherungen arbeiten mit Datenbanksystemen, in der Regel mit den relationalen DBMS [[Oracle (Datenbanksystem)|Oracle]] oder IBM [[DB2]]/UDB. Im Datenbanksystem sind alle Konteninformationen und Buchungen strukturiert abgelegt. In diesem Einsatzumfeld haben Datenschutz und Datensicherheit höchste Priorität. Ausrichtung: OLTP ''und'' OLAP.
Faktisch alle mittelständischen Unternehmen und Großkonzerne arbeiten mit [[Enterprise Resource Planning|ERP]]-Systemen, deren Datenteil in Form von Datenbanksystemen vorliegt (OLTP).
Dieser Artikel wird neben allen anderen Wikipedia-Artikeln durch ein Datenbanksystem verwaltet ([[Wikipedia#Technik|Wikipedia-Technik]]). Ausrichtung: OLTP.
Marktforschungsinstitute tragen eigene und Fremddaten in [[Data-Warehouse|Data Warehouses]] zusammen, Ausrichtung hier: OLAP.
== Siehe auch ==
* [[DBLP]]: Bibliographisches Verzeichnis mit dem Schwerpunkt Datenbanksysteme und Logikprogrammierung.
* [[Datenbank (Liste)]]
== Literatur ==
* T. William Olle: ''The Codasyl Approach to Data Base Management.'' Wiley, 1978, ISBN 0471995797
* E. F. Codd: ''[http://www.acm.org/classics/nov95/toc.html A relational model of data for large shared data banks.]'' In: ''[[Communications of the ACM]].'' 6/13/1970. Association for Computing Machinery, S. 377–387
* Alfons Kemper, André Eickler: ''Datenbanksysteme.'' Oldenbourg Verlag, ISBN 3-486-25706-4
== Weblinks ==
* [http://www.bsi.bund.de/gshb/deutsch/m/m02124.html Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik: Geeignete Auswahl einer Datenbank-Software]
[[Kategorie:Datenbank| ]]
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Diese Version des Artikels stammt vom 05.03.2006.
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