Datenbankschemata

Datenbankschemata bezeichnen die formale Beschreibung der Strukturen von Datenbanken. Sie legen fest, wie Daten organisiert, typisiert und miteinander verknüpft sind, und umfassen Tabellen, Spalten, Datentypen, Schlüssel, Relationen und Integritätsregeln. Sie dienen als Vorlagen für Speicherung, Abfragen und Datenintegrität.

In der Modellierung werden externes Schema (Benutzersichten), konzeptionelles Schema (logische Gesamtdarstellung) und internes Schema (physische Speicherung) unterschieden. Ein Schema kann aus Subschemas bestehen, die unterschiedliche Aspekte der Daten beleuchten.

Zu den Kernbestandteilen gehören Tabellen (Relationen), Attribute mit Datentypen, Schlüssel (Primär-, Kandidaten- und Fremdschlüssel) sowie Einschränkungen wie NOT NULL, UNIQUE und CHECK. Zusätzlich können Indizes, Views, Trigger und gespeicherte Prozeduren Teil des Schemas sein.

Der Unterschied zwischen Schema und Instanz besteht darin, dass das Schema die Struktur beschreibt, während die Instanz die aktuellen, gespeicherten Daten repräsentiert.

Beim Entwurf geht es um Datenkonsistenz und Minimierung redundanter Informationen. Normalformen (1NF bis BCNF) zielen auf reduzierte Anomalien. Denormalisierung kann aus Leistungsgründen eingesetzt werden.

Schema-Evolution umfasst Änderungen an Struktur, Typen oder Beziehungen und erfordert Migrationspfade, Versionskontrolle und gegebenenfalls Rollbacks. Moderne DBMS unterstützen DDL-Skripte oder Migrations-Frameworks zur Implementierung von Änderungen.

Modelle und Notationen wie das Entity-Relationen-Modell (ER) oder UML helfen bei der Planung. SQL wird zur Definition (DDL) und Änderung des Schemas genutzt, DML dient der Datenmanipulation. Sicherheitsaspekte werden durch Berechtigungen und Views modelliert.

Beispielhaft könnte ein Bibliotheks-Schema Tabellen wie Books, Authors und Loans umfassen und Fremdschlüsselbeziehungen zwischen ihnen abbilden.