Was ist eine relationale Datenbank?
Eine relationale Datenbank ist eine Sammlung von Informationen, bei der Daten in vordefinierten Beziehungen organisiert sind. Die Daten sind dabei in einer oder in mehreren Tabellen (oder „Beziehungen“) mit Spalten und Zeilen gespeichert sind. Dies vereinfacht das Verständnis, wie sich die verschiedenen Datenstrukturen aufeinander beziehen. Beziehungen sind eine logische Verbindung zwischen verschiedenen Tabellen, die auf der Grundlage von Interaktionen zwischen diesen Tabellen hergestellt wird.
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Relationale Datenbank definieren
Eine relationale Datenbank (RDB) ist eine Möglichkeit, Informationen strukturiert in Tabellen, Zeilen und Spalten zu speichern. Eine RDB bietet die Möglichkeit, durch das Zusammenführen von Tabellen Verknüpfungen zwischen Informationen herzustellen, sodass die Beziehungen zwischen verschiedenen Datenpunkten erkennbar werden und daraus Erkenntnisse gewonnen werden können.
Das relationale Datenbankmodell
Das relationale Datenbankmodell, das in den 1970er-Jahren von E. F. Codd von IBM entwickelt wurde, ermöglicht es, jede Tabelle mithilfe eines gemeinsamen Attributs mit einer anderen Tabelle zu verknüpfen. Statt Daten durch Hierarchiestrukturen zu organisieren, schlug Codd ein Datenmodell vor, bei dem Daten in Tabellen gespeichert, aufgerufen und verknüpft werden können, ohne die jeweiligen Tabellen neu strukturieren zu müssen.
Die relationale Datenbank ist eine Sammlung von Tabellendateien, mit denen Unternehmen Daten organisieren, verwalten und verknüpfen von Daten können. Im relationalen Datenbankmodell sind in jeder Tabelle Informationen in Form von Spalten (Attribute) und Zeilen (Einträge oder Tupel) gespeichert.
Attribute (Spalten) legen einen Datentyp fest und jeder Eintrag (oder jede Zeile) enthält den Wert dieses spezifischen Datentyps. Alle Tabellen einer relationalen Datenbank haben ein Attribut, das als Primärschlüssel bezeichnet wird. Dieser kennzeichnet Zeilen eindeutig. Jede Zeile kann für das Herstellen einer Beziehung zwischen verschiedenen Tabellen mithilfe eines Fremdschlüssels verwendet werden. Dieser ist ein Verweis auf den Primärschlüssel einer anderen Tabelle.
Sehen wir uns nun an, wie das relationale Datenbankmodell in der Praxis funktioniert.
Angenommen, Sie haben die Tabelle Kunde und die Tabelle Bestellung.
Die Tabelle Kunde enthält Daten zu den Kunden:
- Kundennummer (Primärschlüssel)
- Kundenname
- Rechnungsadresse
- Versandadresse
In der Tabelle Kunde ist die Kundennummer ein Primärschlüssel, der eindeutig angibt, wer der Kunde in der relationalen Datenbank ist. Jeder Kunde hat eine eigene Kundennummer.
Die Tabelle Bestellung enthält Transaktionsinformationen zu einer Bestellung:
- Bestell-ID (Primärschlüssel)
- Kundennummer (Fremdschlüssel)
- Bestelldatum
- Versanddatum
- Bestellstatus
Der Primärschlüssel für die Ermittlung einer bestimmten Bestellung ist hier die Bestell-ID. Sie können einen Kunden mit einer Bestellung verbinden. Dazu verknüpfen Sie die Kundennummer mithilfe eines Fremdschlüssels aus der Tabelle Kunde.
Die beiden Tabellen sind nun auf der Grundlage der gemeinsamen Kundennummer miteinander verbunden. Das bedeutet, dass Sie beide Tabellen abfragen können, um formale Berichte zu erstellen oder die Daten für andere Anwendungen zu verwenden. So könnte beispielsweise der Leiter einer Einzelhandelsfiliale einen Bericht über alle Kunden erstellen, die an einem bestimmten Datum eingekauft haben, oder herausfinden, welche Kunden im letzten Monat Bestellungen mit verspätetem Lieferdatum hatten.
Die obige Erläuterung bezieht sich auf ein einfaches Fallbeispiel. Relationale Datenbanken eignen sich aber auch für sehr komplexe Beziehungen zwischen Daten. So können Sie in mehr Tabellen auf Daten verweisen, wenn sie dem vordefinierten relationalen Schema Ihrer Datenbank entsprechen.
Da die Daten als vordefinierte Beziehungen organisiert sind, können Sie deklarativ abgefragt werden. Mit einer deklarativen Abfrage lässt sich definieren, was aus dem System extrahiert werden soll, ohne anzugeben, wie das Ergebnis durch das System zu berechnen ist. Dies unterscheidet relationale Systeme von anderen.
Beispiele für relationale Datenbanken
Sie wissen jetzt, wie relationale Datenbanken funktionieren. Im Folgenden erfahren Sie mehr über die vielfältigen Systeme zur Verwaltung relationaler Datenbanken, die auf dem relationalen Datenbankenmodell aufbauen. Ein relationales Datenbankverwaltungssystem (Relational Database Management System, RDBMS) ist ein Programm zum Erstellen, Aktualisieren und Verwalten relationaler Datenbanken. Zu den bekanntesten RDBMS gehören MySQL, PostgreSQL, MariaDB, Microsoft SQL Server und Oracle Database.
Cloudbasierte relationale Datenbanken wie Cloud SQL, Cloud Spanner und AlloyDB werden immer beliebter, da sie verwaltete Dienste für die Datenbankwartung sowie Patching, Kapazitätsverwaltung, Bereitstellung und Infrastruktursupport bieten.
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Vorteile relationaler Datenbanken
Der Hauptvorteil des relationalen Datenbankmodells besteht darin, dass es eine intuitive Möglichkeit zur Darstellung von Daten bietet und einfachen Zugriff auf zugehörige Datenpunkte ermöglicht. Relationale Datenbanken werden daher meist von Organisationen verwendet, die große Mengen an strukturierten Daten verwalten müssen – vom Erfassen des Bestands über die Verarbeitung der Transaktionsdaten bis zum Anwendungs-Logging.
Das Verwalten und Speichern von Daten mit relationalen Datenbanken bietet viele weitere Vorteile:
Flexibilität
Sie können damit jederzeit Tabellen, Beziehungen und Änderungen an Daten hinzufügen, aktualisieren oder löschen, ohne die Gesamtdatenbankstruktur oder die vorhandenen Anwendungen ändern zu müssen.
ACID-Compliance
Relationale Datenbanken unterstützen die ACID-Kriterien (Atomarität, Konsistenz, Isolierung, Langlebigkeit), mit denen die Gültigkeit der Daten unabhängig von Fehlern, Ausfällen oder anderen potenziellen Pannen gewährleistet werden kann.
Nutzerfreundlichkeit
Komplexe Abfragen können mühelos mit SQL ausgeführt werden. So haben auch Nutzer ohne technisches Vorwissen die Möglichkeit, die Datenbank interaktiv zu nutzen.
Zusammenarbeit
Es können mehrere Personen gleichzeitig auf Daten zugreifen und diese bearbeiten. Durch die integrierte Sperre wird bei einer Aktualisierung der gleichzeitige Zugriff auf Daten verhindert.
Integrierte Sicherheit
Mit rollenbasierter Sicherheit kann der Datenzugriff auf bestimmte Nutzer beschränkt werden.
Datenbanknormalisierung
Relationale Datenbanken verwenden das Designverfahren der Normalisierung, um die Datenredundanz zu verringern und die Datenintegrität zu verbessern.
Relationale und nicht relationale Datenbanken
Der Hauptunterschied zwischen relationalen und nicht relationalen Datenbanken (NoSQL-Datenbanken) besteht darin, wie Daten gespeichert und organisiert werden. In nicht relationalen Datenbanken werden Daten nicht regelbasiert und nicht tabellarisch gespeichert. Stattdessen werden darin Daten als einzelne, nicht verbundene Dateien gespeichert. Nicht relationalen Datenbanken können für komplexe, unstrukturierte Datentypen wie Dokumente oder Rich Media-Dateien verwendet werden.
Anders als relationale Datenbanken folgen NoSQL-Datenbanken einem flexiblen Datenmodell und eignen sich daher zum Speichern von Daten, die sich häufig ändern, oder für Anwendungen, die unterschiedliche Datentypen verarbeiten.
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