SQL für Dummies

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Grundlagen relationaler Datenbanken

In diesem Kapitel

Informationen organisieren

Den Begriff Datenbank definieren

Den Begriff DBMS definieren

Datenbankmodelle im Vergleich

Den Begriff relationale Datenbanken definieren

Die Probleme beim Entwurf einer Datenbank

SQL (Structured Query Language) ist eine Sprache, (die ess-ku-el und nicht si-quel ausgesprochen wird und) die speziell für das Arbeiten mit Datenbanken entwickelt wurde. Man kann damit Datenbanken erstellen, neue Daten in eine Datenbank einfügen und ausgewählte Teile der Daten abrufen. SQL wurde 1970 eingeführt und ist im Laufe der Jahre gewachsen und zu einem Branchenstandard geworden. Sie wird durch einen formellen Standard definiert, der von der International Standards Organization (ISO) betreut wird.

Es gibt verschiedene Datenbankarten, die unterschiedliche konzeptionelle Modelle für die Organisation von Daten repräsentieren.

SQL wurde ursprünglich zu dem Zweck entwickelt, Daten in Datenbanken zu verwalten, die nach dem relationalen Modell aufgebaut sind. Der internationale SQL-Standard wurde kürzlich um einen Teil des Objektmodells erweitert, was zu hybriden Strukturen führt, die als objektrelationale Datenbanken bezeichnet werden. In diesem Kapitel beschreibe ich verschiedene Formen der Datenspeicherung, vergleiche das relationale Modell mit anderen wichtigen Modellen und gehe dann auf die wichtigen Merkmale relationaler Datenbanken ein.

Doch bevor ich auf SQL eingehe, möchte ich den Begriff der Datenbank klar definieren. Seine Bedeutung änderte sich ähnlich, wie Computer die Art und Weise veränderten, Informationen zu speichern und zu verwalten.

Die Übersicht über Dinge behalten

Heute werden Computer für viele Aufgaben benutzt, die früher mit anderen Werkzeugen erledigt wurden. Beispielsweise haben Computer Schreibmaschinen weitgehend ersetzt, um Dokumente zu erstellen und zu ändern. Sie haben elektromechanische Rechenmaschinen verdrängt. Sie haben Millionen von Papierseiten, Ordnern und Ablageschränken als Hauptmedium für die Aufbewahrung wichtiger Informationen abgelöst. Verglichen mit diesen alten Werkzeugen können Computer natürlich sehr viel mehr Aufgaben viel schneller und genauer erledigen. Diese Vorteile haben jedoch einen Nachteil: Computerbenutzer können nicht mehr direkt physisch auf ihre Daten zugreifen.

Wenn Computer gelegentlich ausfallen, fragen sich die Benutzer manchmal, ob die Computerisierung tatsächlich einen Fortschritt gebracht hat. Früher konnte ein Ordner nicht »abstürzen«, sondern höchstens zu Boden fallen. Dann sammelten Sie die Blätter einfach wieder auf und fügten sie wieder in den Ordner ein. Außer bei Erdbeben können Ablageschränke nicht »abstürzen«. Sie melden Ihnen auch niemals einen Fehler. Ein Festplattenabsturz ist dagegen etwas ganz anderes: Sie können die verloren gegangenen Bits und Bytes nicht einfach wieder »aufheben«. Mechanische, elektrische und menschliche Fehlfunktionen können dazu führen, dass Ihre Daten im »Nirgendwo« verschwinden und für immer verloren sind.

Doch wenn Sie sich mit den erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen gegen einen zufälligen Verlust Ihrer Daten schützen, können Sie die Vorteile nutzen, die Computer in Form höherer Geschwindigkeit und Genauigkeit bieten.

Wenn Sie wichtige Daten speichern, müssen Sie Ihr Augenmerk auf die folgenden vier Bereiche lenken:

Die Daten müssen schnell und einfach gespeichert werden, weil dieser Vorgang sehr häufig notwendig ist.

Das Speichermedium muss zuverlässig sein. Sie wollen später keine Überraschung erleben und feststellen, dass Ihre Daten ganz oder teilweise verschwunden sind.

Die Daten müssen schnell und einfach abgerufen werden können, und zwar unabhängig von der Anzahl der gespeicherten Einträge.

Sie benötigen eine einfache Methode, um genau die gewünschten Daten aus der Riesenmenge der insgesamt gespeicherten Daten herauszufiltern.

Computer-Datenbanken, die dem Stand der Technik entsprechen, erfüllen diese vier Kriterien. Wenn Sie mehr als einige Dutzend Datenelemente speichern müssen, sollten Sie dafür eine Datenbank verwenden.

Was ist eine Datenbank?

In den letzten Jahren hat der Begriff Datenbank seine ursprüngliche Bedeutung ziemlich weitgehend eingebüßt. Für einige ist jede Sammlung von Datenelementen (Telefonbücher, Einkaufszettel, Schriftrollen und so weiter) eine Datenbank. Andere definieren den Begriff genauer.

In diesem Buch definiere ich eine Datenbank als eine selbstbeschreibende Sammlung integrierter Datensätze. Und diese Definition impliziert Computertechnologie zusammen mit Programmiersprachen wie SQL.

Eine Datenbank besteht sowohl aus Daten als auch aus Metadaten. Metadaten sind Daten, die die Struktur der Daten innerhalb einer Datenbank beschreiben. Wenn Sie wissen, wie Ihre Daten strukturiert sind, können Sie sie abrufen. Eine Datenbank ist selbstbeschreibend, weil sie eine Beschreibung ihrer eigenen Struktur enthält. Die Datenbank ist integriert, weil sie neben den Datenelementen auch Beziehungen zwischen den Datenelementen enthält.

Die Datenbanken speichern Metadaten in einem Bereich, der Datenverzeichnis (englisch Data Dictionary) genannt wird und der die Tabellen, Spalten, Indizes, Einschränkungen (Bedingungen) und andere Elemente beschreibt, aus denen die Datenbank besteht.

Weil ein flaches Dateisystem (das später in diesem Kapitel beschrieben wird) keine Metadaten enthält, müssen Anwendungen, die mit flachen Dateien arbeiten, das Äquivalent zu den Metadaten als Teil des Anwendungsprogramms enthalten.

Datenbankgröße und -komplexität

Datenbanken gibt es in allen möglichen Größen, angefangen bei einer einfachen Sammlung weniger Datensätze bis hin zu Millionen von Datensätzen. Die meisten Datenbanken lassen sich einer von drei Kategorien zuordnen, die von der Größe der Datenbank selbst, der Größe der Computer, auf denen sie laufen, und der Größe der Organisationen, von denen sie betrieben werden, abhängen:

Eine persönliche Datenbank ist für die Benutzung durch eine einzige Person auf einem einzigen Computer bestimmt. Eine solche Datenbank ist normalerweise ziemlich einfach strukturiert und relativ klein.

Eine Abteilungs- oder Arbeitsgruppendatenbank ist für die Benutzung durch die Mitglieder einer einzelnen Abteilung oder Arbeitsgruppe innerhalb eines Unternehmens vorgesehen. Diese Art von Datenbank ist im Allgemeinen größer als eine persönliche Datenbank und demgemäß auch komplexer, weil sie mehrere Benutzer verwalten muss, die gleichzeitig auf dieselben Daten zugreifen können.

Eine Unternehmensdatenbank kann riesig sein. Unternehmensdatenbanken können den gesamten geschäftskritischen Informationsfluss großer Unternehmen modellieren.

Was ist ein Datenbankverwaltungssystem?

Gut, dass Sie das fragen. Ein Datenbankverwaltungssystem (DBMS, im Englischen heißt das Database Management System) ist ein Satz von Programmen, mit denen Sie Datenbanken und die dazugehörigen Anwendungen definieren, verwalten und ausführen können. Eine verwaltete Datenbank ist im Wesentlichen eine Struktur, um Daten zu speichern, die für Sie oder Ihr Unternehmen wichtig sind. Ein DBMS ist ein Werkzeug, mit dem Sie eine solche Struktur erstellen können, um mit den darin enthaltenen Daten zu arbeiten.

Heute gibt es viele Datenbankverwaltungssysteme auf dem Markt. Einige laufen nur auf Mainframes und einige auf PCs, Laptops oder Tablets. Die Entwicklung geht jedoch in die Richtung von Produkten, die auf mehreren Plattformen und in verschiedenen Netzwerken mit Rechnern verschiedener Klassen arbeiten können. Ein noch stärkerer Trend geht dahin, Daten in der Cloud zu speichern, einem Speicher, der in der Regel von großen Unternehmen wie etwa Amazon, Google oder Microsoft über das Internet zur Verfügung gestellt wird. Unternehmen können ihre Daten aber auch in einer privaten Cloud im firmeninternen Intranet speichern.

Heute ist Cloud das angesagte IT-Modewort, nur nicht zu scharf definiert, aber in aller Munde. Tatsächlich besteht...