SQL für Dummies

Kapitel 1

Grundlagen relationaler Datenbanken

SQL (Structured Query Language) ist eine Abfragesprache, (die ess-ku-el und nicht si-quel ausgesprochen wird und) die speziell für das Arbeiten mit Datenbanken entwickelt wurde. Mit ihr kann man Datenbanken erstellen, neue Daten in Datenbanken einfügen und ausgewählte Teilmengen der Daten abrufen. SQL wurde 1970 eingeführt und im Laufe der Jahre weiterentwickelt. Heute ist sie längst zu einem wichtigen Branchenstandard geworden. SQL 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 widerspiegeln.

SQL wurde ursprünglich zu dem Zweck entwickelt, Daten zu verwalten, die in Datenbanken enthalten sind, deren Aufbau dem relationalen Modell entspricht. 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 mit anderen wichtigen Datenbankmodellen und gehe dann auf die wichtigen Merkmale relationaler Datenbanken ein.

Doch bevor ich näher auf SQL eingehe, will ich den Begriff der Datenbank klar definieren. Seine Bedeutung änderte sich mit der Art und Weise, in der Computer Informationen speicherten und verwalteten.

Die Übersicht über die Dinge bewahren

Heute werden Computer für viele Aufgaben benutzt, für die früher andere Werkzeuge benutzt wurden. Mechanische und elektrische Schreibmaschinen wurden von Computern beispielsweise längst weitestgehend verdrängt, wenn es darum geht, Dokumente zu erstellen und zu bearbeiten. Sie haben elektronische und mechanische Rechenmaschinen verdrängt. Millionen auf Papier ausgedruckte Seiten, Ordner und Archivschränke wurden als Hauptmedium zur Aufbewahrung wichtiger Daten abgelöst. Computer sind normalerweise sehr viel schneller und effizienter als diese alten Werkzeuge. Diese Vorteile haben aber auch einen Nachteil, denn Computerbenutzer haben keinen direkten physischen Zugang zu ihren Daten mehr.

Bei Computerausfällen fragen sich Benutzer zuweilen, ob die Computerisierung wirklich Fortschritte gebracht hat. Früher konnten Ordner nicht »abstürzen«, sondern höchstens mit lautem Krach auf dem Boden landen. Dann wurden die Blätter einfach wieder aufgesammelt und wieder in den Aktenordner geheftet. Außer bei Erdbeben können Aktenschränke kaum »abstürzen«. Fehlermeldungen zeigen sie Ihnen auch nie an. Festplattenabstürze sind hingegen etwas ganz anderes: Verloren gegangene Bits und Bytes lassen sich nicht einfach vom Boden »aufheben«. Mechanische, elektronische und menschliche Fehlfunktionen können dazu führen, dass Ihre Daten ins »Nirwana« verschwinden und für immer verloren sind.

Wenn Sie sich aber mit den gebotenen Vorsichtsmaßnahmen gegen zufällige Datenverluste schützen, können Sie die Vorteile nutzen, die Ihnen Computer mit ihrer höheren Geschwindigkeit und Präzision bieten.

Im modernen Arbeitsumfeld müssen Sie gerade bei wichtigen Datenbanken darauf aufpassen, dass sie möglichst gut geschützt werden. Externe Zugriffe von außen sollten nur möglich sein, wenn es wirklich erforderlich ist.

Wenn Sie wichtige Daten speichern, müssen Sie Ihr Augenmerk folgenden vier Bereichen widmen:

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

Die Speichermedien müssen zuverlässig arbeiten. Sie wollen schließlich später keine böse 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 Menge der gespeicherten Daten.

Sie benötigen einfache Möglichkeiten, um genau die gewünschten Daten aus der Masse der gespeicherten Daten herauszufiltern.

Moderne Computer-Datenbanken, die sich auf dem Stand moderner Technik befinden, erfüllen diese vier Kriterien. Wenn Sie mehr als einige Dutzend Datenelemente speichern müssen, sollten Sie dafür Datenbanken verwenden.

Was ist eine Datenbank?

Mit der Entwicklung der Computer hat der Begriff Datenbank seine ursprüngliche Bedeutung recht weitgehend verloren. Einige betrachten jede Sammlung von Datenelementen (Telefonbücher, Einkaufszettel, Schriftrollen und so weiter) als Datenbank. Andere definieren den Begriff präziser.

In diesem Buch wird eine Datenbank als selbstbeschreibende Sammlung integrierter Datensätze beschrieben. Und diese Definition setzt neben Computertechnologien Programmiersprachen wie SQL voraus.

Bei einem Datensatz handelt es sich um die Repräsentation eines physischen oder konzeptionellen Objekts. Wenn Sie beispielsweise Kunden einer Firma verwalten wollen, legen Sie für jeden Kunden einen Datensatz an. Jeder Datensatz enthält ein oder mehrere Attribute, wie beispielsweise den Namen, die Adresse oder die Telefonnummer. Einzelne Namen, Adressen und so weiter bilden die eigentlichen Daten oder Datenelemente.

Eine Datenbank besteht aus Daten und Metadaten. Metadaten beschreiben dabei die Struktur der Daten innerhalb der Datenbank. 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 flache Dateisysteme (die später in diesem Kapitel beschrieben werden) keine Metadaten enthalten, müssen mit flachen Dateien arbeitende Anwendungen die den Metadaten entsprechenden Angaben im Programm enthalten. Anders ausgedrückt, muss dann das Programm selbst die Struktur der Daten kennen.

Datenbankgröße und -komplexität

Datenbanken gibt es mit allen möglichen Datenmengen, angefangen bei einfachen Sammlungen mit wenigen Datensätzen bis hin zu Millionen Datensätzen und mehr. Die meisten Datenbanken lassen sich in eine von drei Kategorien einordnen, die von der Größe der Datenbank selbst, der relativen Kapazität der Computer, auf denen sie laufen, und der Größe der Organisationen abhängen, von denen sie betrieben werden:

Eine persönliche Datenbank ist für die Benutzung durch eine einzige Person auf einem einzigen Computer bestimmt. Derartige Datenbanken sind meist recht 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 Datenbank ist meist umfangreicher als eine persönliche Datenbank und demgemäß auch komplexer, weil sie mehrere Benutzer verwalten muss, die gemeinsam auf dieselben Daten zugreifen.

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

Was ist ein Datenbankverwaltungssystem?

Gut, dass Sie das fragen. Ein Datenbankverwaltungssystem (DBMS – 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 zum Speichern von Daten, die für Sie oder Ihr Unternehmen wichtig sind. Ein DBMS ist ein Werkzeug, mit dem Sie eine derartige Struktur erstellen können, um die darin enthaltenen Daten bearbeiten zu können.

Heute werden viele Datenbankverwaltungssysteme angeboten. Einige laufen nur auf Servern, andere nur lokal auf Arbeitsrechnern, wie PCs, Laptops oder Tablets. Die Entwicklung geht jedoch deutlich in Richtung von Produkten, die von mehreren Plattformen unterstützt werden und in unterschiedlichen Netzwerken mit Rechnern verschiedener Leistungsklassen arbeiten können. Sehr viele Anwendungen besitzen Bedienoberflächen für Internet-Browser. Noch ausgeprägter ist...