Datenbanken - Big Data macht neue Konzepte notwendig
Wikipedia, das Online-Nachschlagewerk arbeitet wie viele andere Anwendungen mit einer Datenbank im Hintergrund. (imago stock & people)
Fünf Tage lang ging es diese Woche auf den IT-Tagen in Frankfurt um das Thema Datenbanksysteme, oft auch abgekürzt als Datenbanken bezeichnet. Zu den Kernfragen gehörte, wie sich Datenbanken beschleunigen lassen. Als "normaler" Computernutzer kommt man mit Datenbanken kaum direkt in Kontakt, aber sie bilden die Basis für viele IT-Anwendungen, die wir im Alltag nutzen. So ist das Wissen im Online-Nachschlagewerk Wikipedia über ein Datenbanksystem organisiert, oder die Abfrage von Kundendaten in einem Online-Shop. In Datenbanksystemen legen Programmierer fest, wie und wo Daten gespeichert und wie sie am besten von Anwendungen gefunden werden. Meist verwenden sie dazu heute relationale Datenbanksysteme, die die Daten in vorab definierten Schemata ablegen. In die müssen die Daten passen. Diese Schemata sind aber nicht besonders flexibel und für manche Anwendungen ein Handicap, zum Beispiel für soziale Netzwerke mit ihren enormen und sich schnell ändernden Datenmengen. Da wachsen diese relationalen Datenbanken nicht schnell genug mit, sie können nicht skalieren. Unternehmen wie Twitter, Facebook und Google haben deshalb als erste Alternativen zu relationalen Datenbanken gesucht:
"Einer der Gründe ist, dass diese Firmen als allererste Skalierungsprobleme hatten und dafür Lösungen gesucht haben. Die meisten Firmen sind aber nicht Facebook, Google oder Twitter. Das heißt, die Probleme, die dort gelöst werden, müssen die meisten von uns gar nicht lösen. Es gibt aber Ansätze in der Schema-Flexibilisierung als auch in der Verteilung und Skalierbarkeit, die für viele Anwendungsfälle vorteilhaft sind. Deswegen wurden die Konzepte, die bei den Großen aufbereitet wurden, jetzt in breiterem Feld eingesetzt."
Nachteile relationaler Datenbanken umgehen
Philipp Krenn auf den IT-Tagen in Frankfurt. Krenn beschäftigt sich als IT-Trainer beim österreichischen Unternehmen Ecosio mit den neuen Datenbankkonzepten. Zu den Unternehmen, die Alternativen suchen, gehören Banken oder Versicherungenmit großen Datenmengen, aber auch Verlage. Verlage wollen ihre Datenbestände einfacher neu sortieren und zu neuen Produkten zusammenfügen. Ein Beispiel auf der Frankfurter Tagung war eine Anwendung des Duden-Verlags, die Auszüge aus dem Duden für unterschiedliche thematische Bereiche als Anwendung für das iPhone aufbereitet. Einer der Trends, mit denen die IT-Branche auf diese Anforderung reagiert, Inhalte schneller neu zu sortieren sind so genannte No-SQL-Datenbanken. SQL ist eine Datenbanksprache und beschreibt die Art und Weise, wie Informationen in bislang üblichen relationalen Datenbanken abgelegt und gesucht werden. No-SQL steht nun nicht für die komplette Abkehr von SQL, sondern für "not only SQL", nicht nur SQL:
"Die No-SQL-Datenbanken umfassen zwei Dinge, die sie sehr unterscheiden von relationalen Datenbanken. Das eine ist das Verteilungsmodell, dass ich auf mehr Rechnern meine Datenbank betreiben kann und dass das starre Schema, das ich einer relationalen Datenbank habe, so nicht mehr vorkommt, sondern es gibt Ansätze für das flexiblere Schema."
Es geht darum, diese Nachteile relationaler Datenbanken zu vermeiden.
Noch gibt es Einwände gegen die neuen Ideen
"Die relationalen Datenbanken wird es noch sehr lange geben. Es kommen nur die No-SQL-Datenbanken dazu, die ein bisschen einen anderen Anwendungsfall versuchen abzudecken."
Zum Beispiel gehört es zu ihren Stärken, Zusammenhänge zwischen vorliegenden Daten zu erkennen und zu nutzen. Das funktioniert im Prinzip auch mit relationalen Datenbanken, aber in vielen Fällen nicht schnell genug.
NoSQL sei ...
"... eine Möglichkeit, die Limitierung von SQL-Systemen in einer kurzen Zeit aufzubrechen, ..."
... ergänzt Mario Briana. Er ist Softwarearchitekt bei Marklogic.
"Das passiert bei Banken im Reporting oder in anderen Situationen, wo man eine 360- Grad-Ansicht der Kundendaten haben möchte, was mit den herkömmlichen Systemen zwar möglich ist, aber dann häufig sehr viel Zeit und sehr viele Ressourcen verbraucht."
Noch gibt es aber auch Einwände gegen die neuen Ideen. So muss für einzelne Projekte immer noch bewiesen werden, dass die aus relationalen Datenbanken gewohnte Zuverlässigkeit und Nachvollziehbarkeit von Transaktionen und Veränderungen der Datenbasis gegeben ist.
Unterrichtsmaterial Datenbanken aus anderen Bundesländern
Datenbanksysteme (Link zu inf-schule)
Hervorragendes Online-Material für die Sek I und II. Einführung in relationale Datenbanken. Viele Informationen, schülergerecht aufbereitet, sowie Übungsaufgaben.
Einführung in Datenbanken mit VideoCenter, FitnessCenter (Link auf die Seite)
Eine Online-Datenbank, die von SuS zu Übungszwecken benutzt werden kann. Mit umfangreichen Unterrichtsmaterialien zum Herunterladen. Auf der Seite gibt es auch einen Link zum neu entwickelten Fitness-Center.
Datenbanken in der Sekundarstufe II - Theorie und Praxis von J. Burkert, L. Lächa und D. M. Meyer (PDF-Datei)
Die PDF-Datei dokumentiert eine Unterrichtsreihe für die Sekundarstufe II zur Entwicklung einer Datenbankanwendung aus dem schulischen Alltag (mit vielen Aufgaben); die eingestreuten Theorieteile betonen den Vorrang der Modellbildung vor der eigentlichen Nutzung des Systems bzw. vor einer Programmierung von Datenbank-Anwendungen. Die "Nordwind"-Datenbank von MS Access wird als Bezug verwendet.
Begleitmaterial dazu (ZIP-Datei)
Datenbanken, MySQL und PHP(Link zur Seite von Horst Gierhardt)
Arbeitsblätter zu Datenbanken, PHP und MySQL, weitere Links zu Datenbanken
Online-Material zu Datenbanken aus Hessen im Überblick
Datenbanken mit Delphi
Sammlung von Unterrichtsmaterial auf dem Hessischen Bildungsserver
Datenbankmaterial bei SwissEduc
SwissEduc ist ein nichtkommerzielles, webbasiertes und kostenloses Angebot von erprobten Unterrichtsmaterialien für verschiedene Fächer, von Lehrpersonen für Lehrpersonen. Die Qualität der angebotenen Materialien und Informationen steht im Vordergrund. SwissEduc richtet sich an Schulen ab der Sekundarstufe: Gymnasien, Berufsschulen, Technikerschulen und andere Bildungseinrichtungen. Das Angebot umfasst didaktisch aufbereite Unterrichtsmaterialien, interaktive Lernumgebungen und Hintergrundinformationen aller Art sowie Veranstaltungshinweise und Literaturhinweise. SwissEduc ist ein anerkannter gemeinnütziger Verein in der Schweiz. Freiwillige Beiträge an SwissEduc können im Rahmen der gesetzlichen Bestimmungen von den Steuern abgezogen werden.
Datenbankthemen dort sind u.a. Datenbank - Einführung
Einblick in Datenbanken - Mehr als nur Tabellen
Einblick in Datenbanken - Mehr als nur Tabellen Datenbanken mit Python
Einführung in das Thema Datenbanken
Einführung in das Thema Datenbanken OLAP
Vortrag: OLAP (Online Analytical Processing) – eine Einführung
Vortrag: OLAP (Online Analytical Processing) – eine Einführung Data Mining
Die Suche nach wertvollen Informationen im Daten-Nirvana
Einführung in DBMS von Holger Kreißl
Eine ausführliche Einführung Datenbanktechnik und Entwurf in 9 Kapiteln.
Erläuterungen und Materialien zur Unterrichtsgestaltung im Fach Informatik der Jahrgangsstufe 9
Mit dem achtjährigen Gymnasium wurde Informatik als Profilfach der Naturwissenschaftlich-technologischen Ausbildungsrichtung eingeführt. Am "Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung" wurde von einem Arbeitskreis eine Handreichung mit aufbereiteten Stundenbildern, Materialien und Hintergrundinformationen zum Informatikunterricht in Jahrgangsstufe 9 erarbeitet. Die Handreichung steht als Entwurfsfassung zum Download zur Verfügung.
Relationale Datenbanken
Unterrichtsmaterial von Thilo Hempel aus Mecklenburg-Vorpommern
SQL-Tutorial
Leistungskurs Informatik 2002/2004 - Lichtenbergschule Darmstadt
Unter Leitung von Gerhard Röhner ist ein in Lektionen und Übungsaufgaben unterteiltes Tuturial entstanden, in dem Lehrer und auch Schüler ihr Wissen erweitern oder festigen können, u.a. Eine kurze Einführung in SQL
Lektionen zu speziellen SQL-Features
Hilfefunktionen mit detailierten Hilfeanweisungen
Weitere Informationen zu SQL
SQLZOO
ist eine Online-Umgebung, die ein interaktives Tutorial in englischer Sprache (z.T. im weiteren Verlauf auch Deutsch) bietet, bei dem SQL-Kenntnisse direkt ausprobiert können. Eine Online-Referenz zu den SQL-Sprachkonstrukten ist ebenfalls vorhanden. Quiz-Abschnitte ermöglichen es, den Lernerfolg zu überprüfen.
Einführung in die Datenbanken
Einführung in die Datenbanken
Grundlegende Datenbank-Theorie
Bei der Nutzung von Datenbanken liegt stets eine Client-Server-Beziehung vor, d.h. das Datenbank-Management-System (DBMS) befindet sich in der Regel auf einem Netzwerk-Rechner. Dieser kann in einem lokalen Netz betrieben werden - es handelt sich dann um eine Inhouse-Datenbank, oder die Datenbank wird online auf einem Host bei einem Anbieter betrieben. Die Daten können ebenfalls auf dem Server abgelegt sein, oder sie sind auf einem separaten Speichermedium ausgelagert. Der Nutzer (User) greift von einem anderen Rechner (Client) aus auf den Server zu.
Derzeit gibt es etwa 10000 Datenbanken mit chemierelevanten Inhalten, die von ca. 3500 verschiedenen Einrichtungen produziert und von ca. 2000 Anbietern bereitgestellt werden. Es haben sich zwar gewisse Standards durchgesetzt, dennoch hat jede Datenbank ihre speziellen Eigenschaften, die natürlich oft vom Inhalt mit bestimmt werden.
Literatur