Datenbanksysteme

Materialien zum Buch . . . 12 Vorwort . . . 13TEIL I. Grundlagen . . . 17 1. Wozu Datenbanken? . . . 19 1. 1 . . . Datenbanken sind allgegenwärtig . . . 19 1. 2 . . . Warum eine Excel-Tabelle nicht ausreicht . . . 24 1. 3 . . . Die erste eigene Datenbank . . . 27 1. 4 . . . Realisierung des Beispiels mit der MySQL Workbench . . . 35 2. Grundlagen relationaler Datenbanken . . . 47 2. 1 . . . Datenbank versus Datenbankmanagementsystem . . . 47 2. 2 . . . Das relationale Modell . . . 56 2. 3 . . . Transaktionen . . . 65 2. 4 . . . Datensicherheit und ACID . . . 68 2. 5 . . . Codds zwölf Gebote . . . 78 2. 6 . . . Kritik am relationalen Modell . . . 81 2. 7 . . . Wiederholungsfragen . . . 86TEIL II. Datenbanken modellieren . . . 91 3. Datenbankmodellierung . . . 93 3. 1 . . . Datenbankschema . . . 94 3. 2 . . . Modellierungsstufen . . . 96 3. 3 . . . Modellierungstechniken . . . 100 3. 4 . . . Das Entity-Relationship-Modell . . . 104 3. 5 . . . Sonderfälle im ER-Modell . . . 110 3. 6 . . . Alternative Diagrammformen und Notationen (IDEF1X, Min-Max, UML) . . . 118 3. 7 . . . Vom ER-Diagramm zum Tabellenschema . . . 129 3. 8 . . . Namensregeln . . . 137 3. 9 . . . Normalformen . . . 142 3. 10 . . . Normalisierungsbeispiel . . . 154 3. 11 . . . Modellierung hierarchischer bzw. unstrukturierter Daten . . . 157 3. 12 . . . Wiederholungsfragen . . . 164 4. Datentypen . . . 169 4. 1 . . . SQL und das Kommando »CREATE TABLE« . . . 169 4. 2 . . . Ganze Zahlen . . . 172 4. 3 . . . Gleit- und Festkommazahlen . . . 174 4. 4 . . . Zeichenketten . . . 178 4. 5 . . . Datum und Uhrzeit . . . 183 4. 6 . . . Boolesche Zustände . . . 184 4. 7 . . . Binäre Daten (BLOBs) . . . 185 4. 8 . . . NULL, Defaultwerte und Werteinschränkungen (CHECKs) . . . 188 4. 9 . . . Besondere Datentypen . . . 191 4. 10 . . . Eigene Datentypen . . . 195 4. 11 . . . Virtuelle Spalten (Generated Columns) . . . 197 4. 12 . . . Beispiele . . . 198 4. 13 . . . Wiederholungsfragen . . . 200 5. Primary Keys, Foreign Keys und referenzielle Integrität . . . 203 5. 1 . . . Primary Keys (Primärschlüssel) . . . 204 5. 2 . . . Foreign Keys (Fremdschlüssel) . . . 217 5. 3 . . . Foreign-Key-Beispiele . . . 225 5. 4 . . . Wiederholungsfragen . . . 232 6. Indizes . . . 235 6. 1 . . . Indexformen . . . 236 6. 2 . . . Index-Interna und B-Trees . . . 242 6. 3 . . . Indizes -- Pro und Kontra . . . 257 6. 4 . . . Cache-Systeme für Abfragen . . . 260 6. 5 . . . Wiederholungsfragen . . . 262 7. Physische Modellierung . . . 265 7. 1 . . . DBMS-Auswahl . . . 265 7. 2 . . . Dimensionierung von Datenbanken . . . 269 7. 3 . . . Views . . . 274 7. 4 . . . Partitionen . . . 281 7. 5 . . . Wiederholungsfragen . . . 286 8. Modellierungsbeispiele . . . 289 8. 1 . . . »books«-Datenbank . . . 290 8. 2 . . . »todo«-Datenbank . . . 292 8. 3 . . . »school«-Datenbank . . . 301 8. 4 . . . »clouddb«-Datenbank . . . 312 8. 5 . . . »sakila«-Datenbank . . . 323 8. 6 . . . »employees«-Datenbank . . . 329 8. 7 . . . Noch mehr Musterdatenbanken . . . 332 8. 8 . . . Wiederholungsfragen . . . 334TEIL III. Structured Query Language (SQL) . . . 337 9. Relationale Algebra und SQL . . . 339 9. 1 . . . Relationale Algebra . . . 340 9. 2 . . . Relationenkalkül (relationaler Calculus) . . . 350 9. 3 . . . Structured Query Language (SQL) . . . 355 9. 4 . . . Elementare SQL-Syntaxregeln . . . 360 9. 5 . . . Wiederholungsaufgaben . . . 36210. Daten abfragen (SELECT) . . . 365 10. 1 . . . Zugriff auf die Beispieldatenbanken . . . 365 10. 2 . . . Einfache Abfragen (WHERE, DISTINCT) . . . 368 10. 3 . . . Tabellen verknüpfen (JOIN) . . . 373 10. 4 . . . Ergebnisse gruppieren (GROUP BY) . . . 385 10. 5 . . . Ergebnisse sortieren (ORDER BY) . . . 389 10. 6 . . . Ergebnisse limitieren (LIMIT) . . . 390 10. 7 . . . SELECT-Syntax-Zusammenfassung . . . 392 10. 8 . . . Der Umgang mit NULL . . . 393 10. 9 . . . Abfragen kombinieren (UNION) . . . 395 10. 10 . . . Abfrageausführung und -optimierung . . . 396 10. 11 . . . Wiederholungsaufgaben . . . 40711. Daten ändern (INSERT, UPDATE, DELETE) . . . 411 11. 1 . . . Daten einfügen (INSERT) . . . 412 11. 2 . . . Daten ändern (UPDATE) . . . 417 11. 3 . . . Daten löschen (DELETE) . . . 421 11. 4 . . . Wiederholungsaufgaben . . . 42412. Transaktionen . . . 425 12. 1 . . . Transaktionen in SQL . . . 426 12. 2 . . . Isolation Level . . . 429 12. 3 . . . Dirty Read, Phantom Read und andere Isolation-Probleme . . . 435 12. 4 . . . Locking-Verfahren . . . 446 12. 5 . . . Multiversion Concurrency Control (MVCC) . . . 453 12. 6 . . . Wiederholungsaufgaben . . . 45813. Subqueries, Rekursion, Zusatzfunktionen . . . 461 13. 1 . . . SQL-Funktionen . . . 461 13. 2 . . . Subqueries . . . 468 13. 3 . . . Window-Funktionen (OVER) . . . 474 13. 4 . . . Rekursion . . . 479 13. 5 . . . Data Definition Language (DDL) . . . 484 13. 6 . . . Systemkatalog . . . 489 13. 7 . . . Wiederholungsaufgaben . . . 49414. Volltextsuche, geografische Daten, XML und JSON . . . 495 14. 1 . . . Volltextindex und Volltextsuche . . . 495 14. 2 . . . Geografische Daten (GIS-Funktionen) . . . 500 14. 3 . . . XML . . . 506 14. 4 . . . JSON . . . 512 14. 5 . . . Wiederholungsaufgaben . . . 515TEIL IV. Administration und Programmierung . . . 51715. Benutzerverwaltung . . . 519 15. 1 . . . Authentifizierung . . . 520 15. 2 . . . Privilegien und Rollen . . . 522 15. 3 . . . Administration der Benutzerrechte (DCL) . . . 526 15. 4 . . . Ein Blick hinter die Kulissen . . . 532 15. 5 . . . Server-Konfiguration und -Absicherung . . . 53416. Logging und Backups . . . 539 16. 1 . . . Logging . . . 539 16. 2 . . . Backups . . . 543 16. 3 . . . Import und Export . . . 55117. Replikation und High Availability . . . 555 17. 1 . . . Replikation . . . 555 17. 2 . . . Replikations-Setup in MySQL . . . 562 17. 3 . . . High Availability . . . 56618. Stored Procedures und Trigger . . . 567 18. 1 . . . Programmierung auf DBMS-Ebene versus Client-Code . . . 567 18. 2 . . . Hello, Stored Procedure! . . . 570 18. 3 . . . Stored Procedures und Funktionen . . . 575 18. 4 . . . Fehlerabsicherung und Cursor . . . 583 18. 5 . . . Administration und Sicherheit . . . 587 18. 6 . . . Trigger . . . 58919. Client-Programmierung . . . 591 19. 1 . . . Konzepte der Client-Programmierung . . . 591 19. 2 . . . Beispiel 1: Java und JDBC . . . 596 19. 3 . . . Beispiel 2: Kotlin und Exposed . . . 600TEIL V. NoSQL . . . 60720. Von relationalen Datenbanken zu NoSQL . . . 609 20. 1 . . . Verteilte Datenbankmanagementsysteme . . . 610 20. 2 . . . Objektorientierte Datenbanken . . . 619 20. 3 . . . Online Analytical Processing (OLAP) . . . 625 20. 4 . . . NoSQL . . . 633 20. 5 . . . Wiederholungsfragen . . . 64821. MongoDB . . . 651 21. 1 . . . Installation . . . 651 21. 2 . . . Abfragen durchführen . . . 656 21. 3 . . . Nicht relationales Datenbankdesign . . . 662 21. 4 . . . »todo«-Datenbank . . . 665 Anhang . . . 669 A. MySQL installieren und einrichten . . . 669 A. 1 . . . MySQL Workbench . . . 670 A. 2 . . . Onlinezugriff auf die Beispieldatenbanken . . . 672 A. 3 . . . MySQL-Server unter Windows installieren . . . 673 A. 4 . . . MySQL-Server unter macOS installieren . . . 676 A. 5 . . . MySQL-Server unter Linux installieren . . . 677 A. 6 . . . Der Kommando-Client mysql . . . 679 A. 7 . . . Die MySQL-Shell mysqlsh . . . 683 A. 8 . . . Beispieldatenbanken lokal installieren . . . 685 A. 9 . . . Server-Konfiguration für den Unterricht . . . 686 B. Lösungen . . . 691 B. 1 . . . Kapitel 2: »Grundlagen relationaler Datenbanken« . . . 691 B. 2 . . . Kapitel 3: »Datenbankmodellierung« . . . 699 B. 3 . . . Kapitel 4: »Datentypen« . . . 711 B. 4 . . . Kapitel 5: »Primary Keys, Foreign Keys und referenzielle Integrität« . . . 714 B. 5 . . . Kapitel 6: »Indizes« . . . 720 B. 6 . . . Kapitel 7: »Physische Modellierung« . . . 726 B. 7 . . . Kapitel 8: »Modellierungsbeispiele« . . . 729 B. 8 . . . Kapitel 9: »Relationale Algebra und SQL« . . . 738 B. 9 . . . Kapitel 10: »Daten abfragen (SELECT)« . . . 741 B. 10 . . . Kapitel 11: »Daten ändern (INSERT, UPDATE, DELETE)« . . . 747 B. 11 . . . Kapitel 12: »Transaktionen« . . . 750 B. 12 . . . Kapitel 13: »Subqueries, Rekursion, Zusatzfunktionen« . . . 753 B. 13 . . . Kapitel 14: »Volltextsuche, geografische Daten, XML und JSON« . . . 759 B. 14 . . . Kapitel 20: »Von relationalen Datenbanken zu NoSQL« . . . 760 Index . . . 769