Datenbanken, Datenbanksysteme & Zugriffsschichten für Daten Konstantin Steinbrecher
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern Datenbanken,...
-
Upload
helmuth-kehn -
Category
Documents
-
view
107 -
download
0
Transcript of Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern Datenbanken,...
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Datenbanken, Datenbanksysteme &
Zugriffsschichten für Daten
Konstantin Steinbrecher
Universität Paderborn
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Einführung
DBMS stehlt zur Verfügung: DDL & DML
DBS
Datenbank 1
DBMS
Anwendung mAnwendung 1
Datenbank nDatenbank 2
Datenbankschema -- Datenbankausprägung
2
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Gliederung
• Datenbankmodelle:Relationale DatenbankenObjektrelationale DatenbankenObjektorientierte DatenbankenMultimediadatenbanken
• Verteilte DatenbankenFragmentierungAllokation
• Kriterien von verteilten Datenbanksystemen
• Komponenten-Datenbanksysteme
• MultidatenbanksystemeFörderierte Datenbanksysteme
• MidllewareAnforderungen
3
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Datenbankmodelle: Relationale Datenbanken
... AnR
Definition des Datenbankschema
Hinzufügen der Daten
Verändern der Daten
Löschen der Daten
SQL
Relation
Relationenschema
Tupel
Attributwert
AttributeRelationenname
A1
4
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Datenbankmodelle: Objektrelationale Datenbanken
Erweiterung der Relationale Datenbanksysteme durch objektorientierte Konzepte:
• Mengenwertige Attribute
• Benutzerdefinierte Datentypen• Referenzen
• Objektidentität
• Pfadausdrücke• Vererbung• Operationen• Datentypen für große Objekte
5
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Datenbankmodelle: Objektorientierte Datenbanken
Erweiterung der Programmiersprachen C++ und Smalltalk um Persistenzmodell
Später kamm auch Java hinzu.
Ein Objekt drei Bestandteilen:
Identität
Typ
Zustand
eine systemweit eindeutige Objektidentität
legt die Struktur und das Verhalten des Objekts fest,
Extension: Menge aller Objekte eines Typs
beschreibenden durch Werte seiner Attribute
ODMG Standard
6
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Datenbankmodelle: Multimedia-Datenbanksysteme
Unterstützung von alphanumerischen Typen und Multimediadatentypen:
• Text• Schwarz-weiße und farbige Standbilder• Grafische Objekte• Video-Daten• Audio-Daten
Das Konzept der Objektorientierung:
Typ = Struktur + Operationen
7
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken
Globales Schema
Fragmentierungsschema
Zuordnungsschema
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
Lokales DBMS Lokales DBMS
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
8
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken
Globales Schema
Fragmentierungsschema
Zuordnungsschema
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
Lokales DBMS Lokales DBMS
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
Entwurf
8
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
9
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
R
R1
R2
R3
Horizontale Fragmentierung
9
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
R R
R1
R2
R3 R1 R2k
Horizontale Fragmentierung Vertikale Fragmentierung
9
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
R
R
R
R1
R2
R3 R1 R2k
R1 R2
R21
R22
R23
Horizontale Fragmentierung Vertikale Fragmentierung
a) Kombinierte Fragmentierung: horizontale nach vertikale
9
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken: Fragmentierung
R
R R
R
R1
R2
R3 R1 R2k
R1 R2
R21
R22
R23
R31 R32
Horizontale Fragmentierung Vertikale Fragmentierung
a) Kombinierte Fragmentierung: horizontale nach vertikale
b) Kombinierte Fragmentierung: vertikale nach horizontale
R1
R2
R3
9
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Verteilte Datenbanken: Allokation
Die Zuordnung der Fragmente auf Stationen der verteilten Datenbank
Allokationsschema beschreibt die Zuordnung von Fragmenten zu Stationen
Allokation mit Replikation: Fragmente werden repliziert mehreren Stationen zugeordnet
10
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Kriterien von verteilten Datenbanksystemen
Das verteilte Datenbanksystem ist eine Zusammensetzung aus mehreren verteilten (zentralisierten) Datenbanken und einem oder mehreren verteilten (zentralisierten) Datenbank-Management-Systemen.Verteilung
Designautonomie, Kommunikationsautonomie,Ausführungsautonomie, Verbindungsautonomie
Wegen der Differenz in DBMSsSemantische Heterogenität
Autonomie
Heterogenität
11
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Komponenten-Datenbanksystemen
Modulare Aufbau von Softwaresystemen
12
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Komponenten-Datenbanksystemen
Modulare Aufbau von Softwaresystemen
Komponenten-Datenbank-Management-System
Führt
12
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Komponenten-Datenbanksystemen
Modulare Aufbau von Softwaresystemen
Komponenten-Datenbank-Management-System
Führt
Das DBMS besteht aus Komponenten, so daß die neue Komponenten hinzugefügt bzw. bereits existierende ausgetauscht werden können
12
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Multidatenbanksysteme
MDBS: eine Zusammensetzung von mehreren Komponenten-DBSs
Bzgl. Verteilung:
• zentralisiertes Komponenten-DBS
• verteiltes Komponenten-DBS
Bzgl. Heterogenität:
• homogenes MDBS
• heterogenes MDBS
Bzgl. Autonomie:
• nicht förderierte Datenbanksysteme
• förderierte Datenbanksysteme
13
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Multidatenbanksysteme: Entwurf
Globales Schema
Fragmentierungsschema
Zuordnungsschema
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
Lokales DBMS Lokales DBMS
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
14
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Multidatenbanksysteme: Entwurf
Globales Schema
Fragmentierungsschema
Zuordnungsschema
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
Lokales DBMS Lokales DBMS
Lokales Schema
Lokale DB
Station S1
Entwurf
14
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Förderierte Datenbanksysteme
FDBS
Component-DBS 1 Component-DBS 2
Component Datenbank
2-1
Component-DBS n
FDBMS
Component Datenbank 1
Component Datenbank
2-2
Component DBMS n(Andere FDBMS)
Component DBMS 1(Zentralisiertes
DBMS)
Component DBMS 2(Verteiltes DBMS)
15
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Middleware
Applikationsserver(mit Anwendungsdiensten)
(Java-)Anwendung
Webbrowser
Mobiles Gerät
Dateisystem
(Alt-)Anwendungen
Datenbank
16
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Middleware: Anforderungen
Netzwerkkommunikation
Anwendungsprogramm
Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Sitzungsschicht
Transportschicht
Vermittlungsschicht
Sicherungsschicht
Bitübertragungsschicht
17
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Middleware: Anforderungen 2
Koordination
SynchronAsynchronGruppenkommunikationActivation policiesThreading policies
Skalierbarkeit Heterogenität
Zugriffstransparenz
Ortstransparenz
Migrationstransparenz
Replikationstransparenz
Hardware
Betriebssysteme
Programmiersprachen
Middleware selbst
Zuverlässigkeit Kommunikation
zwischen zwei Komponenten
• best effort• at-most-once• at-least-once• exactly-once
Im Bezug auf Gruppenkommunikation
• k-reliability
• time-outs
• totally-ordered
ACID-Eigenschaften
• Atomarität
• Konsistenz
• Isolation
• Dauerhaftigkeit
18
Entwicklung eines verteilten multimedia Systems mit Hilfe von Design Pattern
Zusammenfassung
Aktuelle Trend: bereits existierende DBSs zusammenzuführen
Probleme: Verteilung, Heterogenität, Autonomie
Lösungsansatz: Middleware, als Schicht zwischen Datenbanksystem und Anwendung
Typen:Transaktionsmiddleware, Nachrichtenorientierte und Objekt- bzw. Komponentenorientierte Middleware
In Praxis: Das Zusammenwachsen dieser Typen
19