Wofür werden Informatik Datenbanken gebraucht?
Datenbanken sind dazu da, Informationen zu sammeln, zu ordnen und für gezielte Abfragen zugänglich zu machen. Unterschiedlichste Informationen werden in einer Datenbank zu einer logischen Einheit zusammengefasst. Das geschieht, indem die Daten mit Metabeschreibungen versehen werden. Dadurch wird ihre Verwaltung und spätere Abfrage möglich.
Datenbanksysteme sind auch die Grundlage für viele Webanwendungen, etwa Weblogs, Onlineshops oder Content Management Systeme. Grundsätzlich bieten Datenbanken die Möglichkeit, bequem übersichtlich auf gewünschten Daten zuzugreifen.
Auch bei der Erstellung von Webseiten werden Datenbanken gebraucht. So erstellen Studenten aus dem Fachbereich Informatik Webseiten mit unterschiedlichen Funktionen und Nutzungen. Diese Daten werden auch z.B. auf SQL hochgeladen. Außerdem müssen Informatik-Studenten im Studium Dokumentationen über den Aufbau einer Webseite schreiben und das am Ende als Projektarbeit abgeben. Auch hier können Studierende aus dem FachgebietInformatik Ghostwriter beauftragen und eine Musterarbeit für ihre Projektarbeit bzw. Studienarbeit erstellen lassen, gern auch mit ER-Modellen.
Aufbau einer Datenbank in Informatik
Informatik Datenbanken Aufgaben sind zum einen die Speicherung, zum anderen aber auch die bedarfsgerechte Bereitstellung von Informationen. Die Darstellung der Daten erfolgt in der Mehrzahl der Datenbanken in Tabellenform. Dadurch ist eine effiziente Verarbeitung, Verwaltung und Abfrage der Daten möglich. Zum Schreiben der Datenbanken wird hauptsächlich dieStructured Query Language (SQL) verwendet. Diese Sprache wurde von Oracle entwickelt und lässt sich erlernen.
Grundsätzlich sind alle Datenbanken in Informatik gleich aufgebaut. Es gibt drei Komponenten:
Das Datenbankmanagementsystem speichert die Daten, erlaubt den einheitlichen Zugriff darauf und auch das Ändern oder Erweitern von Daten.
Die Datenbank selbst ist durch den Umfang der darin gespeicherten Daten definiert.
Durch das Data Dictionary (Datenbankschema) wiederum wird die Struktur der Daten festgelegt.
Datenbankmanagementsystem als Herz jeder Datenbank
Die Datenbank wird auch als Daten-Basis bezeichnet, denn hier sind die Daten abgelegt. Über das Datenbank-Management-System wird die Verwaltung der Daten gesteuert. Das Datenbank-Management-System ist somit das Herzstück einer jeden Datenbank. Es entscheidet auch über die Struktur und die Ordnung der Daten, über die Zugriffsrechte, Abhängigkeiten usw.
Eine Datenbank benötigt eine Datenbanksprache und eine Architektur. Beides muss bestimmten Anforderungen genügen. Hierfür sind vier Aspekte wichtig, die mit dem englischen AkronymACID (deutsch: AKID) zusammengefasst werden. Diese Abkürzung steht für atomicity (Abgeschlossenheit), consistency (Konsistenz), isolation (Isolation) und durability (Dauerhaftigkeit). Im Einzelnen heißt das:
Abgeschlossenheit: Jede Abfrage muss in der richtigen Reihenfolge erfolgen, damit die gesamte Transaktion korrekt vollzogen wird.
Konsistenz: Nach jeder Abfrage muss die Datenbank stabil bleiben. Deswegen müssen ständig alle Transaktionen überprüft werden.
Isolation: Die Abfragen dürfen sich nicht gegenseitig behindern. Es muss also bestimmte Sperrfunktionen geben.
Dauerhaftigkeit: Alle Daten sind dauerhaft im Datenbankmanagementsystem gespeichert, auch nachdem sie abgefragt wurden. Die Daten müssen auch nach Systemfehlern bzw. Ausfällen erhalten bleiben. Um das zu erreichen, müssen Transaktionslogs eingebaut werden, die alle Vorgänge im Managementsystem mit protokollieren.
Welche Arten von Datenbanken gibt es?
Informatik Datenbanken wurden erstmals in den 1960er Jahren entwickelt. Damals gab es Navigationsdatenbanken mit hierarchischem Aufbau und Netzwerkdatenbanken, in denen mehrere Beziehungen möglich waren. Hierarchisch funktionierten z.B. die Datenbanken IMS und GIS von IBM sowie intel. Exemplarische Netzwerkdatenbanken sind Personen- und Firmennetzwerke.
Diese frühen Datenbanksysteme waren noch sehr unflexibel. Ab den 1980er wurden deswegen relationale und später in den 1990er Jahren auch objektorientierte Datenbanken entwickelt. In letztere können z.B. Daten aus Java eingelesen werden. Mit dem Wachstum des Internets wurde es notwendig, immer größere Mengen an unstrukturierten Daten zu verarbeiten. Für diese Belange wurdenNoSQL-Datenbanken entwickelt. Hier gibt es keine Tabellenschemata mehr. Inzwischen gibt es auch Cloud und selbst verwaltende Datenbanken, am meisten verbreitet sind immer noch relationale Datenbanken.
Nutzung meist durch mehrere Nutzer
Datenbanken werden meist durch viele verschiedene Personen genutzt. In diesem Mehrnutzerbetrieb erfolgt eine so genannte nebenläufige Nutzung. Die Herausforderung ist dabei, dass durch die Nutzung keine Dateninkonsistenz entsteht. Das heißt, dass Änderungen an den Daten für alle Nutzer sichtbar gemacht werden müssen.
Wie schnell diese Anzeigeaktualisierung bei den Datensätzen erfolgt, entscheiden Sie beim Programmieren der Datenbank. Der Datenbank-Architekt legt auch fest, wie sicher die gespeicherten Daten sind. Es können Zugriffsrechte erteilt werden – sowohl für die Datenbank insgesamt als auch für einzelne Bereiche.
Seminare zu Datenbanken in Informatik: Welche Voraussetzungen benötigen Sie?
Für Informatiker gehören die Speicherung großer Datenmengen und das Einrichten von Zugriffsrechten zu den Hauptaufgaben im Beruf. Deswegen sind Lehrveranstaltungen zu Datenbanken verpflichtende Module in allen Informatik-Studiengängen an den Hochschulen. Um hier zu bestehen, benötigen Sie gute mathematische Kenntnisse. Bei Bedarf können Sie hierbei aus dem FachbereichMathematik Ghostwriter unterstützen. Außerdem sollten Ihnen die Grundbegriffe, Basisalgorithmen und Architekturkonzepte der Informatik geläufig sein.
Im Studium lernen Sie zum einen die Theorie kennen. Viel wichtiger für Ihre spätere Berufstätigkeit ist aber, dass Sie selbst Datenbanken bauen können. Sie lernen, Datensätze zu organisieren, Beispielnetze zu programmieren, Übertragungsverfahren und die zugehörigen Protokolle zu entwickeln. Auch der Schutz der Netze gegen Fehler und Angriffe ist ein wichtiger Punkt.
Weiterhin lernen Sie, Netztechnologien zu analysieren, zu bewerten und zu verstehen. Sie verstehen durch ein Informatik Studium auch, wie Internet-Protokollmechanismen funktionieren.
Informatik Datenbanken: Aufgaben im Studium
Damit Sie selbst irgendwann Datenbanken einrichten und pflegen können, lernen Sie an der Universität an Hand von Beispielen die einzelnen Schritte. Belegarbeiten im Fach Informatik haben oftmals einen hohen praktischen Anteil.
Dabei können aus dem Studiengang Informatik Ghostwriter Sie auf vielfältige Weise unterstützen. Es ist beispielsweise möglich, von einem Experten eine Mustervorlage für IhreHausarbeit schreiben zu lassen. Auch bei weiteren Arbeiten können Sie Hilfe bekommen. Ghostwriter können Ihnen bei der Themenwahl und bei derLiteraturrecherche zur Seite stehen. Im Bedarfsfall erstellen unsere Profis eine Mustervorlage für Ihre Abschlussarbeit. Und selbstverständlich können Sie Ihre fertigen Arbeiten durch einFachlektorat überprüfen lassen.
In Studienfächern wie Informatik, Informatiktechnologie oder Informationswissenschaften werden Datenbanken als Programmierwerkstatt behandelt. Unsere Ghostwriter können Sie bei der Planungsdokumentation oder beim Erstellen von Inhaltsverzeichnissen unterstützen.Hilfe ist auch beim Aufbau von Webseiten möglich. Sie können eine Unikat Musterseite beantragen, bei dem jeder Schritt erklärt wird.
Eine Datenbank aufbauen: Schritt für Schritt
Wir zeigen Ihnen an Hand eines Beispiels, welche Schritte nacheinander notwendig sind, um eine Datenbank zu programmieren. Es ist sinnvoll, den Datenbankentwurf in vier Phasen aufzuteilen. Dadurch wird die Komplexität gemindert.
Beispiel:
Wir wollen ein Datenbanksystem erstellen, mit dessen Hilfe Abschlussarbeiten anschaulich und strukturiert verwaltet werden können.
Phase 1: Anforderungserhebung zur Abgrenzung des Anwendungsbereichs der Datenbank und die Ermittlung des Informationsbedarfs der zukünftigen Benutzer
Beispiel:
Sowohl die Dateneingabe als auch die Übersicht sollen durch eine Webanwendung erfolgen. Das Datenbanksystem soll auch bei einer sehr hohen Anzahl von Studenten eine sichere Speicherung der Studentendaten ermöglichen. Außerdem sollen wichtige Informationen zu begonnenen und fertiggestellten Abschlussarbeiten abrufbar sein.
Phase 2: Konzept für ein Datenbankmodell, bei dem alle individuellen Anforderungen in ein semantisches Modell übertragen werden
An diesem Punkt wissen Sie, was Sie mit der Datenbank erreichen wollen und welche informatische Sprache Sie verwenden. Im nächsten Schritt geht es an die Modellierung der Datenbank. Das ist die entscheidende Aufgabe bei der Erstellung einer Datenbank. Sie müssen eine logisch sinnvolle Datenstruktur festlegen. Hinzu kommt, dass Sie die unterschiedlichen Bedürfnisse und Anforderungen der verschiedenen Benutzergruppen beachten müssen.
Beispiel:
Wir entwickeln ein Entity-Relationship-Modell (ER) mit den vier Entitäten Student, Abschlussarbeit, Betreuer und Gutachter, die in Beziehung zueinander gesetzt werden. Es wird beachtet, dass ein Student mehrere Arbeiten schreiben kann und Arbeiten auch mehrere Betreuer und Gutachter haben können. Es muss für jede Entität muss auch ein eindeutiges Schlüsselattribut vorliegen, damit die Datenbank die Entitäten auch eindeutig unterscheiden kann.
Es gibt bestimmte Symbole, die Sie beim Erstelle eines ER-Modells verwenden müssen, um die Bezüge deutlich zu machen. Alle ER-Modelle verwenden diese Symbole, weshalb dann auf den ersten Blick klar ist, was grafisch dargestellt wird.
Für unser Beispiel würde das ER-Modell mit vier Entitäten folgendermaßen aussehen:
Es gibt den Studenten, die Arbeit, den Betreuer und den Gutachter. Alle vier sind jeweils durch Attribute gekennzeichnet. Student, Betreuer und Gutachter haben Namen, entstammen einer bestimmten Fachrichtung usw. Die Arbeit hat einen Titel, ein Thema usw.
Phase 3: logisches Design: Festlegung auf eine Datenbankstruktur
Beispiel:Wir nutzen MySQL für unsere Datenbank. Dabei handelt es sich um ein relationales Datenbankverwaltungssystem. Es ist als Open-Source-Software erhältlich. Wir wollen Operationen mit Relationen. Unser Datenbankmanagementsystem muss folgende Möglichkeiten zur Verfügung stellen:
- Auswahl von Zeilen
- Auswahl von Spalten
- Aneinanderfügen von Tabellen
- Verbund von Tabellen
Phase 4: Implementation des Datenbankmodells mit der entsprechenden Datendefinitionssprache
Beispiel:
Jetzt wird das logische Modell unter Verwendung der Datendefinitionssprache MySQL in das konkrete Datenbankschema übersetzt. Datentypen, Wertebereiche, Relationen und Sichten werden festgelegt. Am Ende dieses Schrittes existiert eine leere Datenbank, die Sie dem Kunden überreichen können.
Sicherheit und Wartung von Informatik Datenbanken
Abschließend müssen Sie noch wesentliche Sicherheitsfragen klären. Wenn Sie keine Zugriffsrechte festlegen, können alle Benutzer alle Daten sehen. Sie müssen also festlegen, wer Zugriff auf welche Daten hat und wer Daten in die Datenbank einpflegen oder sie dort ändern darf.
Beispiel:
Wir legen fest, dass es zwei Personen mit Admin-Rechten gibt. Diese dürfen die Daten einpflegen und ändern sowie den Zugriff auf die Datenbank erlauben. Aus dem Universitätsnetz heraus ist Zugriff auf die Volldatensätze möglich. Externe Personen können jeweils nur den Titel einer Abschlussarbeit lesen, haben aber keine Berechtigung, die Vollversion herunterzuladen.
