| Vorwort zur vierten Auflage | 5 |
| Inhaltsverzeichnis | 11 |
| Aufgaben und Prinzipien von Datenbanksystemen | 21 |
| Wiederholung der Datenbank-Grundbegriffe | 22 |
| Architektur eines Datenbanksystems | 22 |
| Neun Funktionen nach Codd | 25 |
| Datenbankmodelle und Datendefinition | 26 |
| Anfrage- und Änderungsoperationen | 32 |
| Sprachen und Sichten | 33 |
| Wann kommt was? | 35 |
| Optimierer | 35 |
| Dateiorganisation und Zugriffspfade | 37 |
| Transaktionen | 40 |
| Recovery und Datensicherheit | 40 |
| Vertiefende Literatur | 41 |
| Übungen | 42 |
| Architektur von Datenbanksystemen | 43 |
| Betrachtete Fragestellungen | 44 |
| Schichtenmodell eines relationalen DBMS | 46 |
| Hardware und Betriebssystem | 49 |
| Pufferverwaltung | 51 |
| Speichersystem | 54 |
| Zugriffssystem | 55 |
| Datensystem | 59 |
| Katalog und Data Dictionary | 60 |
| Vertiefende Literatur | 62 |
| Übungen | 63 |
| I Speichermodelle und Zugriffspfade | 65 |
| Verwaltung des Hintergrundspeichers | 67 |
| Speichermedien | 68 |
| Speicherhierarchie | 68 |
| Cache, Hauptspeicher und Sekundärspeicher | 71 |
| Die Magnetplatte | 72 |
| Flash-Laufwerke | 75 |
| Speicherkapazität, Geschwindigkeit und Kosten | 79 |
| Speicher-Arrays: RAID | 81 |
| Ziele von RAID-Systemen | 81 |
| RAID-Levels | 82 |
| Sicherungsmedien: Tertiärspeicher | 88 |
| Optische Platten | 89 |
| Bänder | 90 |
| Jukeboxes und Roboter | 90 |
| Langzeitarchivierung | 91 |
| Modell des Hintergrundspeichers | 92 |
| Betriebssystemdateien | 92 |
| Abbildung der konzeptuellen Ebene auf interne Strukturen | 94 |
| Einpassen von Datensätzen auf Blöcke | 95 |
| Modell des Sekundärspeichers | 97 |
| Seiten, Sätze und Adressierung | 98 |
| Struktur der Seiten | 98 |
| Satztypen | 99 |
| Adressierung von Datensätzen | 105 |
| Alternative Speichermodelle und Kompression | 107 |
| Speicherorganisation und physische Datendefinition in SQL-Systemen | 109 |
| Vertiefende Literatur | 113 |
| Übungen | 114 |
| Pufferverwaltung | 117 |
| Einordnung und Motivation | 118 |
| Suche von Seiten und Speicherzuteilung | 121 |
| Suchen einer Seite | 121 |
| Speicherzuteilung im Puffer | 122 |
| Seitenersetzungsstrategien | 122 |
| Merkmale gängiger Strategien | 125 |
| Konkrete Seitenersetzungsstrategien | 126 |
| Fazit | 138 |
| Vertiefende Literatur | 140 |
| Übungen | 140 |
| Dateiorganisation und Zugriffsstrukturen | 143 |
| Klassifikation der Speichertechniken | 144 |
| Primärschlüssel vs. Sekundärschlüssel | 145 |
| Primärindex vs. Sekundärindex | 146 |
| Dateiorganisationsform vs. Zugriffspfad | 147 |
| Dünn besetzter vs. dicht besetzter Index | 149 |
| Geclusterter vs. nicht-geclusterter Index | 151 |
| Schlüsselzugriff vs. Schlüsseltransformation | 152 |
| Ein-Attribut- vs. Mehr-Attribut-Index | 153 |
| Eindimensionale vs. mehrdimensionale Zugriffsstruktur | 153 |
| Nachbarschaftserhaltende vs. streuende Zugriffsstruktur | 154 |
| Statische vs. dynamische Zugriffsstruktur | 155 |
| Beispiele für Klassifikationen | 156 |
| Alternative Klassifikationen von Zugriffsverfahren | 157 |
| Anforderungen an Speichertechniken | 159 |
| Sequenzielle und indexierte Dateien | 160 |
| Heap-Organisation | 160 |
| Sequenzielle Speicherung | 164 |
| Indexsequenzielle Dateiorganisation | 165 |
| Indexiert-nichtsequenzieller Zugriffspfad | 170 |
| Suchbäume | 174 |
| B-Bäume | 175 |
| B-Bäume und Varianten in Datenbanken | 183 |
| B-Bäume in der Praxis | 190 |
| Hashverfahren | 193 |
| Grundprinzipien von Hashverfahren | 193 |
| Hashverfahren für Datenbanken | 195 |
| Cluster-Bildung | 199 |
| Index-organisierte Tabellen | 200 |
| Cluster für Verbundanfragen | 201 |
| Partitionierung | 204 |
| Fragmentierung und Allokation in verteilten Datenbanken | 205 |
| Formen der horizontalen Partitionierung | 207 |
| Bereichspartitionierung | 208 |
| Hash-Partitionierung | 209 |
| Vertiefende Literatur | 210 |
| Übungen | 211 |
| Spezielle Indexstrukturen | 213 |
| Dynamisches Hashing | 214 |
| Hashfunktionen mit erweiterbarem Bildbereich | 214 |
| Lineares Hashen | 215 |
| Erweiterbares Hashen | 218 |
| Spiralhashen | 221 |
| Kombinierte Methoden | 224 |
| Mehrdimensionale Speichertechniken | 225 |
| Mehrdimensionale Baumverfahren | 226 |
| Mehrdimensionales Hashen | 232 |
| Grid-File | 236 |
| UB-Baum | 242 |
| Geometrische Zugriffsstrukturen | 245 |
| Probleme und Aufgaben | 245 |
| Eignung klassischer Suchbäume und Indexstrukturen | 248 |
| Prinzipien nachbarschaftserhaltender Suchbäume | 249 |
| R-Bäume und Varianten | 253 |
| Rechteckspeicherung durch Punktdatenstrukturen | 259 |
| Klassifizierung und Vergleich | 266 |
| Hochdimensionale Daten | 267 |
| Hochdimensionale Feature-Vektoren | 267 |
| Operationen auf Feature-Vektoren | 268 |
| Metriken für Abstände | 270 |
| Nächster-Nachbar-Suche in R-Bäumen | 272 |
| Der X-Baum | 275 |
| Alternativen zu Baumverfahren | 277 |
| Bitmap-Indexe | 279 |
| Vor- und Nachteile von Bitmap-Indexen | 280 |
| Varianten von Bitmap-Indexen | 281 |
| Implementierung von Bitmap-Indexen | 282 |
| Indexierung von Texten | 283 |
| Eignung von B-Bäumen: Probleme und Präfix-B-Baum | 283 |
| Digitale Bäume | 284 |
| Invertierte Listen | 289 |
| Relationenübergreifende Indexe | 290 |
| Verbundindexe | 290 |
| Multi-Join-Indexe | 292 |
| Pfadindexe | 293 |
| Zugriffsunterstützungsrelationen | 295 |
| Zugriffspfade für berechnete Werte | 296 |
| Vertiefende Literatur | 297 |
| Übungen | 298 |
| II Anfragebearbeitung | 301 |
| Basisalgorithmen für Datenbankoperationen | 303 |
| Benötigte Grundalgorithmen | 305 |
| Parameter für Kostenbestimmung | 305 |
| Grundannahmen | 306 |
| Hauptspeicheralgorithmen | 307 |
| Zugriffe auf Datensätze | 307 |
| Externe und interne Sortieralgorithmen | 308 |
| Navigationsoperationen: Scans | 312 |
| Arten von Scans | 312 |
| Operationen auf Scans | 313 |
| Scan-Semantik | 316 |
| Unäre Operationen: Selektion, Projektion und Gruppierung | 317 |
| Selektion | 317 |
| Projektion | 319 |
| Aggregatfunktionen und Gruppierung | 320 |
| Binäre Operationen: Mengenoperationen | 323 |
| Techniken für binäre Operatoren | 324 |
| Klassen binärer Operatoren | 325 |
| Vereinigung mit Duplikateliminierung | 326 |
| Berechnung von Verbunden | 328 |
| Nested-Loops-Verbund | 328 |
| Merge-Techniken | 330 |
| Hashverbund | 332 |
| Vergleich der Techniken | 336 |
| Operationen für spezielle Anwendungen | 338 |
| Cube-Berechnung | 339 |
| Skyline-Operator | 345 |
| Vertiefende Literatur | 351 |
| Übungen | 352 |
| Optimierung von Anfragen | 353 |
| Grundprinzipien der Optimierung | 355 |
| Motivierende Beispiele | 356 |
| Phasen der Anfragebearbeitung | 361 |
| Anfrageübersetzung und -vereinfachung | 363 |
| Parsen und Analysieren der Anfrage | 363 |
| Übersetzung in Relationenalgebra | 365 |
| Auflösung von Sichten | 366 |
| Standardisierung und Vereinfachung von Ausdrücken | 367 |
| Entschachteln von Anfragen | 369 |
| Weitere Phasen der Optimierung | 373 |
| Vertiefende Literatur | 374 |
| Übungen | 375 |
| Logische Optimierung | 377 |
| Algebraische Optimierung | 378 |
| Entfernen redundanter Operationen | 379 |
| Änderung der Reihenfolge von Operationen | 380 |
| Optimierungsregeln | 381 |
| Ein einfacher Optimierungsalgorithmus | 384 |
| Vorgruppierungen | 387 |
| Erkennung gemeinsamer Teilanfragen | 389 |
| Ergebnis der algebraischen Optimierung | 390 |
| Verbundoptimierung mit Tableaus | 390 |
| Tableaus – Eine informale Einführung | 391 |
| Formale Definition einer Tableau-Anfrage | 393 |
| Konstruktion einer Tableau-Anfrage | 396 |
| Äquivalenz von Tableau-Anfragen | 399 |
| Minimalität | 400 |
| Optimierung von Tableau-Anfragen | 401 |
| Erweiterung der Tableau-Optimierung | 404 |
| Semantische Optimierung | 405 |
| Darstellungsvarianten für Anfragen | 406 |
| Berücksichtigung von Integritätsbedingungen | 407 |
| Äquivalenz von Anfragen unter Integritätsbedingungen | 410 |
| Tableau-Optimierung mit CHASE | 411 |
| Vertiefende Literatur | 415 |
| Übungen | 416 |
| Interne Optimierung und kostenbasierte Planauswahl | 419 |
| Physische oder interne Optimierung | 420 |
| Planoperatoren und Planrepräsentation | 421 |
| Plangenerierung und Suchstrategien | 432 |
| Kostenmodelle und Kostenabschätzung | 436 |
| Komponenten von Kostenmodellen | 436 |
| Histogramme | 442 |
| Kostenabschätzungen am Beispiel | 449 |
| Statistiken in DBMS | 453 |
| Strategien zur kostenbasierten Planauswahl | 455 |
| Greedy-Suche | 456 |
| Dynamische Programmierung | 458 |
| Anfragedekomposition | 462 |
| Iterative Improvement und Simulated Annealing | 465 |
| Optimierung mit genetischen Algorithmen | 468 |
| Beeinflussung von Anfrageoptimierern | 470 |
| Ausgabe von Plänen | 471 |
| Optimizer Hints | 474 |
| Vertiefende Literatur | 477 |
| Übungen | 478 |
| III Transaktionsverarbeitung und Recovery | 481 |
| Transaktionsmodelle | 483 |
| Transaktionen im Mehrbenutzerbetrieb | 483 |
| Transaktionseigenschaften | 485 |
| Probleme im Mehrbenutzerbetrieb | 487 |
| Inkonsistentes Lesen: Nonrepeatable Read | 488 |
| Lesen inkonsistenter Zustände | 489 |
| Abhängigkeiten von nicht freigegebenen Daten: Dirty Read | 489 |
| Das Phantom-Problem | 491 |
| Verloren gegangene Änderungen: Lost Update | 491 |
| Integritätsverletzung durch Mehrbenutzer-Anomalie | 492 |
| Cursor-Referenzen | 493 |
| Problemklassifikation | 494 |
| Isolation: Serialisierbarkeit oder Snapshot Isolation | 495 |
| Serialisierbarkeit | 496 |
| Einführung in die Serialisierbarkeitsthematik | 496 |
| Der Begriff des Schedules | 501 |
| Grundlegende Definitionen | 504 |
| Das Konzept der Serialisierbarkeit | 505 |
| Sichtserialisierbarkeit | 506 |
| Konfliktserialisierbarkeit | 509 |
| Graphbasierter Test auf Konfliktserialisierbarkeit | 511 |
| Abgeschlossenheitseigenschaften | 513 |
| Transaktionsabbruch und Fehlersicherheit | 516 |
| Rücksetzbarkeit | 517 |
| Vermeidung kaskadierender Abbrüche | 518 |
| Striktheit | 518 |
| Rigorose Striktheit oder Strenge | 520 |
| Operationen für den Transaktionsabbruch | 522 |
| Mehrversionen-Serialisierbarkeit | 524 |
| Idee des MVCC | 524 |
| Ein- und Mehrversionen-Schedules | 525 |
| Serialisierbarkeitsgraph für MV-Schedules | 528 |
| Serielle und serialisierbare MV-Schedules | 528 |
| Mehrversionen-Serialisierbarkeitsgraph | 530 |
| MVCC in DBMS | 533 |
| Snapshot Isolation | 534 |
| Definition der Snapshot Isolation | 535 |
| Vergleich zur Serialisierbarkeit | 536 |
| Serialisierbare Snapshot Isolation | 539 |
| Ausnutzung semantischer Informationen | 540 |
| Vertauschbarkeit von Operationen | 540 |
| Kompensierende Aktionen | 543 |
| Vertiefende Literatur | 545 |
| Übungen | 546 |
| Transaktionsverwaltung | 549 |
| Der Scheduler | 549 |
| Sperrmodelle | 552 |
| Sperrdisziplin | 552 |
| Verklemmungen | 553 |
| Livelock-Problem | 554 |
| Sperrprotokolle | 555 |
| Notwendigkeit von Sperrprotokollen | 555 |
| Zwei-Phasen-Sperrprotokoll | 556 |
| Striktes und strenges Zwei-Phasen-Sperrprotokoll | 558 |
| Aggressive und konservative Protokolle | 558 |
| Sperrgranulate | 559 |
| Hierarchisches Sperren | 560 |
| Prädikatsperren | 564 |
| Baumprotokolle für Sperren in Indexstrukturen | 565 |
| Nichtsperrende Verfahren zur Synchronisation | 569 |
| Zeitmarkenverfahren | 570 |
| Serialisierbarkeitsgraphentester | 573 |
| Optimistische Verfahren | 574 |
| Mehrversionen-Synchronisation | 577 |
| Begrenzung der Anzahl der Versionen | 577 |
| Synchronisation von MV-Schedules | 579 |
| Commit-Protokolle | 584 |
| Verteiltes Commit | 584 |
| Das Zwei-Phasen-Commit-Protokoll | 585 |
| Lineares 2PC | 588 |
| Verteiltes 2PC | 590 |
| Hierarchisches 2PC | 591 |
| Das Drei-Phasen-Commit-Protokoll | 592 |
| Transaktionen in SQL-DBMS | 595 |
| Aufweichung von ACID in SQL-92: Isolationsebenen | 595 |
| Explizite Sperren in SQL | 597 |
| Vertiefende Literatur | 599 |
| Übungen | 599 |
| Wiederherstellung und Datensicherung | 601 |
| Beteiligte Systemkomponenten | 602 |
| Fehlerklassifikation und Recovery-Klassen | 604 |
| Fehlerklassifikation | 604 |
| Fehlerkategorien und zugehörige Recovery-Maßnahmen | 607 |
| Protokollierungsarten | 608 |
| Aufbau des Logbuchs | 608 |
| Physisches vs. logisches Logbuch | 611 |
| Sicherungspunkte | 615 |
| Recovery-Strategien | 619 |
| Seitenersetzungsstrategien | 619 |
| Propagierungsstrategien | 620 |
| Einbringstrategien | 621 |
| Konkrete Recovery-Strategien | 622 |
| Wiederanlauf nach einem Fehlerfall | 624 |
| Das Redo-Protokoll als konkrete Realisierung | 625 |
| Abbrüche im Recovery-Prozess | 626 |
| Das ARIES-Verfahren | 627 |
| Vorgehensweise in ARIES | 627 |
| Grundprinzipien und Datenstrukturen | 628 |
| Phasen des Wiederanlaufs | 629 |
| Schattenspeicherverfahren | 631 |
| Backup-Strategien und Archivierung | 633 |
| Backups und Archivierung | 634 |
| Spiegelung von Datenbanken | 636 |
| Vertiefende Literatur | 636 |
| Übungen | 637 |
| IV Aktuelle Entwicklungen | 639 |
| Moderne Datenbanksystem-Architekturen | 641 |
| Alternative Speichermodelle: DSM und PAX | 642 |
| Kompression von Daten | 645 |
| Multicore- und Spezialprozessoren | 652 |
| Hashverbunde für Multicore-Systeme | 653 |
| GPGPU-Beschleunigung von Datenbankoperationen | 655 |
| Alternative transaktionale Garantien | 658 |
| Von ACID zu BASE | 659 |
| Das CAP-Theorem | 660 |
| Abgeschwächte Konsistenzmodelle | 662 |
| Vertiefende Literatur | 664 |
| Laufendes Beispiel | 667 |
| Abbildungsverzeichnis | 671 |
| Tabellenverzeichnis | 680 |
| Liste der Codefragmente | 683 |
| Sachindex | 685 |
| Literaturverzeichnis | 699 |
