Datenbankkonzepten

Datenbankkonzepte umfassen die grundlegenden Ideen und Prinzipien, die bei der Planung, Implementierung und dem Betrieb von Datenbanksystemen zum Tragen kommen. Sie betreffen Modelle, Strukturen, Verarbeitung und Speicherung von Daten sowie Methoden zur Abfrage, Konsistenz und Persistenz.

Datenmodelle und Schemata: In relationalen Systemen erfolgt die Organisation in Tabellen mit Schlüsseln und Beziehungen; Normalisierung zielt auf minimale Redundanz. Neben relationalen Modellen existieren dokumentorientierte, spaltenorientierte, graphbasierte und Key-Value-Modelle. Entity-Relationship-Modelle dienen zur visuellen Spezifikation von Entitäten und Beziehungen; Constraints sichern referentielle Integrität und Gültigkeit von Daten.

Transaktionen und Integrität: Transaktionen ermöglichen atomare, konsistente, isolierte und dauerhafte Operationen (ACID). Concurrency Control verhindert Inkonsistenzen, etwa durch Sperren oder mehrversionale Steuerung. Schema- und Meta-Daten ermöglichen Unabhängigkeit von Anwendungen.

Speicherung, Abfrage und Leistung: Speicherstrukturen, Indizes und Abfrageoptimierung verbessern Zugriffsgeschwindigkeit. Backups, Wiederherstellung, Replikation und Partitionierung unterstützen Verfügbarkeit und Fehlertoleranz. Zugriffskontrolle, Verschlüsselung und Auditing sorgen für Sicherheit und Compliance.

Verteilung und Vielfalt: Verteilte und NoSQL-Datenbanken verwenden Replikation, Sharding und unterschiedliche Konsistenzmodelle. Das CAP-Theorem beschreibt Grenzen zwischen Verfügbarkeit, Konsistenz und Partitionstoleranz. Skalierbarkeit wird oft durch horizontale Verteilung erreicht.