Datenbank

Eine Datenbank ist eine strukturierte Sammlung von Daten, die so organisiert ist, dass sie effizient gespeichert, verwaltet und abgerufen werden kann. Ein Datenbanksystem besteht aus dem Datenbankmanagementsystem (DBMS), dem Datenbankschema, Tabellen, Indizes und Werkzeugen zur Abfrage, Sicherung und Verwaltung der Daten.

Datenmodelle: Das relationale Modell organisiert Daten in Tabellen, Spalten und Zeilen, mit Beziehungen über Schlüssel. Daneben existieren NoSQL-Datenbanken, die verschiedene Modelle nutzen, etwa dokumentenbasiert, key-value, spaltenorientiert oder graphbasiert, um flexibleren oder skalierbaren Zugriff zu ermöglichen. Das relationale Modell bildet die Basis vieler traditioneller Systeme; seine Konzepte wurden in den 1970er Jahren von E. F. Codd formalisiert.

Abfragesprachen und Struktur: Die am weitesten verbreitete Sprache ist SQL, eine deklarative Sprache für Abfragen, Datenmanipulation und Strukturdefinition. Viele DBMS unterstützen SQL zusammen mit proprietären Erweiterungen. NoSQL-Datenbanken verwenden eigene Schnittstellen, APIs oder Abfragesprachen.

Transaktionen und Integrität: Datenbanken unterstützen Transaktionen, die nach dem ACID-Modell Eigenschaften wie Atomität, Konsistenz, Isolation und Dauerhaftigkeit garantieren. Indizes verbessern Abfrageleistung; Normalisierung dient der Vermeidung von Redundanzen, während Denormalisierung in bestimmten Fällen die Leistung erhöht.

Architektur und Betrieb: Datenbanken können zentral oder verteilt betrieben werden und oft in Client-Server- oder mehrschichtigen Architekturen arbeiten. Neben Replikation und Partitionierung (Sharding) ermöglichen sie Skalierung und Hochverfügbarkeit. Cloud-Datenbanken und Managed Services bieten Betrieb und Wartung als Dienstleistung.

Anwendungen: OLTP-Systeme verarbeiten Transaktionen in Echtzeit; OLAP- und Data-Warehouse-Lösungen unterstützen Analysen. Graph- oder dokumentenbasierte Systeme eignen sich für komplexe Beziehungsabfragen oder semistrukturierte Daten.

Sicherheit, Governance und Standards: Zugriffskontrolle, Authentifizierung, Verschlüsselung und regelmäßige Backups sind zentrale Themen. SQL-Standards definieren Syntax und Funktionalität, während je nach Modell spezialisierte Standards und Best Practices gelten.