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E-Book

Datenbanken

Implementierungstechniken

AutorAndreas Heuer, Gunter Saake, Kai-Uwe Sattler
Verlagmitp Verlags GmbH & Co. KG
Erscheinungsjahr2019
Reihemitp Professional 
Seitenanzahl736 Seiten
ISBN9783958457812
FormatePUB
Kopierschutzkein Kopierschutz
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis3,99 EUR
Architekturprinzipien und Datenstrukturen moderner Datenbanksysteme Algorithmen und optimierte Anfragen für Datenbankoperationen Transaktionsmodelle sowie Transaktionsverwaltung im Mehrbenutzerbetrieb Datenbankmanagementsysteme (DBMS) bilden häufig die Kernkomponente von Informationssystemen und ermöglichen die integrierte Speicherung von großen Datenbeständen, auf die mehrere Anwendungen gleichzeitig zugreifen können. Bei der Implementierung dieser Systeme müssen einige Anforderungen berücksichtigt werden: Effiziente Speicherung und schnelles Wiederauffinden der Daten Datenunabhängigkeit Zuverlässiger Mehrbenutzerbetrieb Wiederherstellung der Daten nach Systemausfällen Kompatibilität zu verschiedenen Rechnerarchitekturen Die Autoren behandeln die wichtigsten Konzepte und Techniken der Implementierung von DBMS, wobei der Schwerpunkt auf den Konzepten und Basistechnologien kommerzieller, meist relationaler Datenbanksysteme liegt: Architektur, Datenorganisation, Anfragebearbeitung, Synchronisation im Mehrbenutzerbetrieb und Recovery. Darüber hinaus gehen die Autoren auch auf aktuelle Entwicklungen bei Speichermedien, alternativen Speichermodellen, der Bearbeitung von Data-Warehouse-Anfragen, Anfrageoptimierern und Transaktionsmodellen ein. Angaben zu vertiefender Literatur sowie Übungen am Ende der Kapitel helfen beim Vertiefen des Gelernten sowie bei Selbststudium und Prüfungsvorbereitung. Zum Verständnis des Buches sind Grundkenntnisse der theoretischen Grundlagen von DBMS wie Relationenalgebra sowie Basiskenntnisse in SQL notwendig. Aus dem Inhalt: Externspeicher- und Pufferverwaltung Speicherhierarchie und -medien Seiten, Datensätze und ihre Adressierung Row Stores und Column Stores Seitenersetzungsstrategien Dateiorganisation und Indexstrukturen B-Bäume Partitionierung Dynamisches Hashing Mehrdimensionale und geometrische Indexstrukturen Bitmap-Indexe Anfrageverarbeitung und -optimierung Anfrageoperatoren Logische und physische Optimierung Kostenmodelle und Statistiken in DBMS Transaktionsverwaltung und Recovery Serialisierbarkeit Sperrprotokolle und nichtsperrende Verfahren Commit-Protokolle Logging und Recovery-Strategien

Die Autoren sind Professoren für Datenbank- und Informationssysteme - Gunter Saake an der Universität Magdeburg, Kai-Uwe Sattler an der TU Ilmenau und Andreas Heuer an der Universität Rostock.

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Leseprobe

Inhaltsverzeichnis


Vorwort zur vierten Auflage Inhaltsverzeichnis

1 Aufgaben und Prinzipien von Datenbanksystemen

1.1 Wiederholung der Datenbank-Grundbegriffe

1.1.1 Architektur eines Datenbanksystems

1.1.2 Neun Funktionen nach Codd

1.1.3 Datenbankmodelle und Datendefinition

1.1.4 Anfrage- und Änderungsoperationen

1.1.5 Sprachen und Sichten

1.2 Wann kommt was?

1.2.1 Optimierer

1.2.2 Dateiorganisation und Zugriffspfade

1.2.3 Transaktionen

1.2.4 Recovery und Datensicherheit

1.3 Vertiefende Literatur

1.4 Übungen

2 Architektur von Datenbanksystemen

2.1 Betrachtete Fragestellungen

2.2 Schichtenmodell eines relationalen DBMS

2.3 Hardware und Betriebssystem

2.4 Pufferverwaltung

2.5 Speichersystem

2.6 Zugriffssystem

2.7 Datensystem

2.8 Katalog und Data Dictionary

2.9 Vertiefende Literatur

2.10 Übungen

I Speichermodelle und Zugriffspfade

3 Speichermodelle und Zugriffspfade

3.1 Speichermedien

3.1.1 Speicherhierarchie

3.1.2 Cache, Hauptspeicher und Sekundärspeicher

3.1.3 Die Magnetplatte

3.1.4 Flash-Laufwerke

3.1.5 Speicherkapazität, Geschwindigkeit und Kosten

3.2 Speicher-Arrays: RAID

3.2.1 Ziele von RAID-Systemen

3.2.2 RAID-Levels

3.3 Sicherungsmedien: Tertiärspeicher

3.3.1 Optische Platten

3.3.2 Bänder

3.3.3 Jukeboxes und Roboter

3.3.4 Langzeitarchivierung

3.4 Modell des Hintergrundspeichers

3.4.1 Betriebssystemdateien

3.4.2 Abbildung der konzeptuellen Ebene auf interne Strukturen

3.4.3 Einpassen von Datensätzen auf Blöcke

3.4.4 Modell des Sekundärspeichers

3.5 Seiten, Sätze und Adressierung

3.5.1 Struktur der Seiten

3.5.2 Satztypen

3.5.3 Adressierung von Datensätzen

3.5.4 Alternative Speichermodelle und Kompression

3.6 Speicherorganisation und physische Datendefinition in SQLSystemen

3.7 Vertiefende Literatur

3.8 Übungen

4 Pufferverwaltung

4.1 Einordnung und Motivation

4.2 Suche von Seiten und Speicherzuteilung

4.2.1 Suchen einer Seite

4.2.2 Speicherzuteilung im Puffer

4.3 Seitenersetzungsstrategien

4.3.1 Merkmale gängiger Strategien

4.3.2 Konkrete Seitenersetzungsstrategien

4.3.3 Fazit

4.4 Vertiefende Literatur

4.5 Übungen

5 Dateiorganisation und Zugriffsstrukturen

5.1 Klassifikation der Speichertechniken

5.1.1 Primärschlüssel vs. Sekundärschlüssel

5.1.2 Primärindex vs. Sekundärindex

5.1.3 Dateiorganisationsform vs. Zugriffspfad

5.1.4 Dünn besetzter vs. dicht besetzter Index

5.1.5 Geclusterter vs. nicht-geclusterter Index

5.1.6 Schlüsselzugriff vs. Schlüsseltransformation

5.1.7 Ein-Attribut- vs. Mehr-Attribut-Index

5.1.8 Eindimensionale vs. mehrdimensionale Zugriffsstruktur

5.1.9 Nachbarschaftserhaltende vs. streuende Zugriffsstruktur

5.1.10 Statische vs. dynamische Zugriffsstruktur

5.1.11 Beispiele für Klassifikationen

5.1.12 Alternative Klassifikationen von Zugriffsverfahren

5.1.13 Anforderungen an Speichertechniken

5.2 Sequenzielle und indexierte Dateien

5.2.1 Heap-Organisation

5.2.2 Sequenzielle Speicherung

5.2.3 Indexsequenzielle Dateiorganisation

5.2.4 Indexiert-nichtsequenzieller Zugriffspfad

5.3 Suchbäume

5.3.1 B-Bäume

5.3.2 B-Bäume und Varianten in Datenbanken

5.3.3 B-Bäume in der Praxis

5.4 Hashverfahren

5.4.1 Grundprinzipien von Hashverfahren

5.4.2 Hashverfahren für Datenbanken

5.5 Cluster-Bildung

5.5.1 Index-organisierte Tabellen

5.5.2 Cluster für Verbundanfragen

5.6 Partitionierung

5.6.1 Fragmentierung und Allokation in verteilten Datenbanken

5.6.2 Formen der horizontalen Partitionierung

5.6.3 Bereichspartitionierung

5.6.4 Hash-Partitionierung

5.7 Vertiefende Literatur

5.8 Übungen

6 Spezielle Indexstrukturen

6.1 Dynamisches Hashing

6.1.1 Hashfunktionen mit erweiterbarem Bildbereich

6.1.2 Lineares Hashen

6.1.3 Erweiterbares Hashen

6.1.4 Spiralhashen

6.1.5 Kombinierte Methoden

6.2 Mehrdimensionale Speichertechniken

6.2.1 Mehrdimensionale Baumverfahren

6.2.2 Mehrdimensionales Hashen

6.2.3 Grid-File

6.2.4 UB-Baum

6.3 Geometrische Zugriffsstrukturen

6.3.1 Probleme und Aufgaben

6.3.2 Eignung klassischer Suchbäume und Indexstrukturen

6.3.3 Prinzipien nachbarschaftserhaltender Suchbäume

6.3.4 R-Bäume und Varianten

6.3.5 Rechteckspeicherung durch Punktdatenstrukturen

6.3.6 Klassifizierung und Vergleich

6.4 Hochdimensionale Daten

6.4.1 Hochdimensionale Feature-Vektoren

6.4.2 Operationen auf Feature-Vektoren

6.4.3 Metriken für Abstände

6.4.4 Nächster-Nachbar-Suche in R-Bäumen

6.4.5 Der X-Baum

6.4.6 Alternativen zu Baumverfahren

6.5 Bitmap-Indexe

6.5.1 Vor- und Nachteile von Bitmap-Indexen

6.5.2 Varianten von Bitmap-Indexen

6.5.3 Implementierung von Bitmap-Indexen

6.6 Indexierung von Texten

6.6.1 Eignung von B-Bäumen: Probleme und Präfix-B-Baum

6.6.2 Digitale Bäume

6.6.3 Invertierte Listen

6.7 Relationenübergreifende Indexe

6.7.1 Verbundindexe

6.7.2 Multi-Join-Indexe

6.7.3 Pfadindexe

6.7.4 Zugriffsunterstützungsrelationen

6.7.5 Zugriffspfade für berechnete Werte

6.8 Vertiefende Literatur

6.9 Übungen

II Anfragebearbeitung

7 Basisalgorithmen für Datenbankoperationen

7.1 Benötigte Grundalgorithmen

7.1.1 Parameter für Kostenbestimmung

7.1.2 Grundannahmen

7.1.3 Hauptspeicheralgorithmen

7.1.4 Zugriffe auf Datensätze

7.1.5 Externe und interne...

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