Saake / Heuer / Sattler Datenbanken

Implementierungstechniken
4. Auflage 2019
ISBN: 978-3-95845-781-2
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: EPUB
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 736 Seiten

Reihe: mitp Professional

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

Zielgruppe

Studierende der Informatik oder verwandter Fächer / Anwender und Entwickler

Autoren/Hrsg.

Saake, Gunter

Heuer, Andreas

Sattler, Kai-Uwe

Leseproben

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...

Über Autor(innen)

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.