Die Welt besteht nicht nur aus SQL

Die Welt besteht
nicht nur aus
SQL
Aus der Reihe …

Datenverwaltung und Datenspeicherung
S. Holzgraefe (miracee) präsentiert …
© Alle Rechte vorbehalten, S. Holzgraefe
Veltins Arena, Jan. 2020

Wer spricht hier?
Foto: Marco Heggen, Aug. 2018

Regeln
• Du

• Zwischenfragen sind erlaubt

• Keine Individualberatung

• Die Folien gehören zum gesprochenen Wort und haben keine
alleinstehende Aussagekraft

• Jegliche Form der Audio- und Videoaufzeichnung sowie Fotos sind nur
mit vorheriger, expliziter, schriftlicher Genehmigung gestattet

Was ist eine Datenbank?

Landläuﬁg …
Eine Datenbank ist eine

in sich geschlossene, unabhängige

Ansammlung von Informationen.

Urhebergesetz (UrhG)
§ 4 Sammelwerke und Datenbankwerke
Absatz 2 Satz 1
Datenbankwerk im Sinne dieses Gesetzes ist ein
Sammelwerk, dessen Elemente systematisch oder
methodisch angeordnet und einzeln mit Hilfe
elektronischer Mittel oder auf andere Weise
zugänglich sind.

Urhebergesetz (UrhG)
§ 87a Begriﬀsbestimmung
Absatz 1
Datenbank im Sinne dieses Gesetzes ist eine Sammlung von Werken, Daten oder
anderen unabhängigen Elementen, die systematisch oder methodisch
angeordnet und einzeln mit Hilfe elektronischer Mittel oder auf andere Weise
zugänglich sind und deren Beschaﬀung, Überprüfung oder Darstellung eine
nach Art oder Umfang wesentliche Investition erfordert. Eine in ihrem Inhalt nach
Art oder Umfang wesentlich geänderte Datenbank gilt als neue Datenbank, sofern
die Änderung eine nach Art oder Umfang wesentliche Investition erfordert.

ISO 2382-1
database
A collection of data organized according to a conceptual structure
describing the characteristics of these data and the relationships
among their corresponding entities, supporting one or more
application areas.

Fazit

Zusammengefasst
Eine elektronische Datenbank ist eine Sammlung
von Informationen, die strukturell gespeichert
werden, um Applikationen zu unterstützen.

Client-Server

Datenbankmodelle

Datenbankmodelle
• Hierarchisches Datenbankmodell

Hierarchisches
Datenbank-
Modell

Hierarchisch
• Baumstruktur

• Es gibt eine Wurzel (root)

• Datenstruktur besteht aus Vorgängern und
Nachfolgern (Parent / Child)

• Verknüpfung mehrere Bäume nicht möglich

• Schnelle und einfache Zugriﬀe

Hierarchische
Beispiele
• Dateisystem

• Lightweight Directory Access Protocol (LDAP)

• Domainverwaltung

• Stammbaum

• Aufbewahrungssystem

Datenbankmodelle

• Netzwerkdatenbankmodell

Kunde 1 Kunde n
Auftrag 1 Auftrag 2 Auftrag n
Artikel 1 Artikel 2 Artikel 3 Artikel n
Netzwerk-
Datenbank-
Modell

Kunde 1 Kunde n
Netzwerk-DB
• In den 1970ern modern

• In den 1990ern durch Relationale verdrängt

• Vorläufer der Graphdatenbanken

• Jeder Punkt kann Einstiegspunkt sein

• m:n ist möglich

• Eigene Beschreibungssprache

• Bei zunehmender Größe wird das System
durch Pointerstrukturen komplexer

• Strukturänderungen führen zu Änderungen
in der Anwendung

Kunde 1 Kunde n
Netzwerk-DB
Beispiele
• Geographische Orte

• Semantic Web

• Personen- und Firmennetzwerke

• Integrated Data Store (IDS) , veröﬀentlicht
1964

• Integrated Database Management System
(IDMS), umbenannt in Cullinet (1983),
umbenannt in CA IDMS (1989)

Datenbankmodelle


• Relationales Datenbankmodell

Entität 1
Entität 2
Entität 3
Entität 4
Entität 5Entität 6
Entität 7 Entität n
Relation
Relation Relation
Relation
RelationRelation
Relation
1n
1
1
n n
1
5
1
1
1
n
n
n
Relationales
Datenbank-
Modell

Entität 1
Entität 2
Entität 3
Entität 4
Relation
Relation Relation
Relation
RelationRelation
Relation
1n
1
1
n n
1
5
1
1
1
n
n
n
Relational
• Die Revolution Ende der 1970er

• Verdrängte in den 1990ern die
Netzwerkdatenbanken

• Der Klassiker unter den
Datenbanksystemen

• Für unzählige Anwendungen ideal

• Aus kaum einer Firma mehr wegzudenken

• In der Regel SQL basiert

Entität 1
Entität 2
Entität 3
Entität 4
Relation
Relation Relation
Relation
RelationRelation
Relation
1n
1
1
n n
1
5
1
1
1
n
n
n
Relational
• Ungeeignet für Graphen und Dokumente

• Echtzeit-Transaktionsverarbeitung (OLTP)

• Online Analytical Processing (OLAP)

• Spaltenorientierung in vielen alten Systemen
möglich

• Reine spaltenorientierte Systeme

Entität 1
Entität 2
Entität 3
Entität 4
Relation
Relation Relation
Relation
RelationRelation
Relation
1n
1
1
n n
1
5
1
1
1
n
n
n
Beispiele
Relationaler Systeme
• PostgreSQL

• MariaDB / MySQL (Oracle)

• Oracle

• DB2

• Informix

• und mehr

Datenbankmodelle



• Objektorientiertes Modell

Objekt Super
Klasse
Objekt Klasse
Objekt
Objektteil
Attribut
Attribut
komplexes
Objekt
gehört zu
gehört zu
gehört zu
hat
hat
ist Teil
Objektorientiertes
Datenbank-
Modell

Objekt Super
Klasse
Objekt Klasse
Objekt
Objektteil
Attribut
Attribut
komplexes
Objekt
gehört zu
gehört zu
gehört zu
hat
hat
ist Teil
Objektorientiert
• Angelehnt an die objektorientierten
Programmiersprachen

• Eigene Beschreibungssprache (ODL, OML,
OQL)

• keine JOINs

• komplexe Struktur

• komplexe Datentypen sind kein Problem

• stark abnehmende Performanz bei
Zunahme der Daten

• kein Schnittstellenstandard

Objekt Super
Klasse
Objekt Klasse
Objekt
Objektteil
Attribut
Attribut
komplexes
Objekt
gehört zu
gehört zu
gehört zu
hat
hat
ist Teil
Beispiele
Objektorientiert
Systeme
• ZeroDB

• Db4o

• Entropy (IOS)

Datenbankmodelle




• Objektrelationales Modell

Objektrelationales
Datenbank-
Modell
Entität 1
Entität 2
Entität 3
Entität 4
Relation
Relation Relation
Relation
RelationRelation
Relation
1n
1
1
n n
1
5
1
1
1
n
n
n
Objekt Super
Klasse
Objekt Klasse
Objekt
Objektteil
Attribut
Attribut
komplexes
Objekt
gehört zu
gehört zu
gehört zu
hat
hat
ist Teil

Objektrelational
• Relationales System mit objektorientierten
Erweiterungen

• Vererbung von Tabellen und anderen
Objekten

• Vererbung von Rollen und Privilegien

• PostgreSQL und einige andere behaupten,
sie seien objektrelational
Entität 1
Entität 2
Entität 3
Entität 4
Relation
Relation Relation
Relation
RelationRelation
Relation
1n
1
1
n n
1
5
1
1
1
n
n
n
Objekt Super
Klasse
Objekt Klasse
Objekt
Objektteil
Attribut
Attribut
komplexes
Objekt
gehört zu
gehört zu
gehört zu
hat
hat
ist Teil

Datenbankmodelle





• Dokumentenorientes Datenbankmodell

Dokumenten-
orientiertes
Datenbank-
Modell

Dokumentenorientiert
• seit ca. 2007

• Ideal zur Durchsuchung von Dokumenten

• Textsuche, Bilderkennung, …

• Flexible Datenmodelle

• häuﬁg XML, JSON, BSON, YAML

Dokumentenorientiert
• Gute Query-Performanz

• horizontale Skalierung

• extrem RAM-intensiv

• administrativer Aufwand nicht zu
unterschätzen

• Risiko der inkonsistenten und obsoleten
Dokumentenstruktur

Beispiele
• Elasticsearch

• Wikidata

• CouchDB

• Cassandra

• MongoDB

• Cloud Services wie Amazon DynamoDB
und Google Firebase

Datenbankmodelle






• Graphdatenbankmodell

Manfred
Laura
Kerstin
Andreas
Kollegevon
Chefinvon
Chefinvon
Marina
Freund von
verheiratetm
it
Graph-basiertes
Datenbank-
Modell

Manfred
Laura
Kerstin
Andreas
Kollegevon
Chefinvon
Chefinvon
Marina
Freund von
verheiratetm
it
Graph-basiert
• seit ca. 2007

• sowohl bi- als auch unidirektional

• hoch performant

• mega intuitiv

• Knoten und Kanten mit Eigenschaften

• eﬃziente Speicherung

• Skalierung kann zum Problem werden

Manfred
Laura
Kerstin
Andreas
Kollegevon
Chefinvon
Chefinvon
Marina
Freund von
verheiratetm
it
Anwendungs-
beispiele
• Analysen jeglicher Art

• Betrugsaufdeckung

• Echtzeitempfehlungen

• Identiﬁzierungs- und Zugangsverwaltung

• Netzwerk- und IT-Operationen

• Geldwäsche-Aufspührung

• Personalisierte Werbung

Manfred
Laura
Kerstin
Andreas
Kollegevon
Chefinvon
Chefinvon
Marina
Freund von
verheiratetm
it
Verbreitung,
Systeme und mehr
• Neo4j

• Apache HGraphDB

• Kunden die dies gekauft haben, haben auch
das gekauft

• weit verbreitet in größeren Unternehmen

• Facebook, eBay, CISCO, TomTom, …

• Erstellung umstrittener Personenproﬁle
leicht gemacht

• Dennoch genial!

Datenbankmodelle der Zukunft



• Graphdatenbankmodell

Häuﬁg gemeinsam im Einsatz
Cassandra
ElasticsearchHBase
HGraphDB LDAP
MariaDBPostgreSQL

–miracee
„Lass dich nicht von provisionsorientierten Vertrieblern um den
Finger wickeln. Prüfe und entscheide selbst, was für Dich und Deine
Anwendung am besten geeignet ist.“

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