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Datenbanken IIB: DBMS-Implementierung

Allgemeine Informationen

Dies ist die Homepage der Vorlesung "Datenbanken IIB: DBMS-Implementierung" an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg im Wintersemester 2015/16. Die Vorlesung hat 5 Leistungspunkte und 2+2 SWS. Sie ist u.a. für die Master-Studiengänge Informatik und Bioinformatik gedacht. Genauere Angaben finden sich in der offiziellen Modulbeschreibung.

Aktuelles:

Anfang der Folien zur C++ Einführung: [PDF] (wird in den nächsten Tagen noch fortgesetzt).

Hausaufgabe 10 (Termin: 01.02.2016): Implementierung von Relationen: [PDF] [ps, verkleinert]

Hausaufgabe 9 (Termin: 20.01.2016): Auswertungspläne in Oracle: [PDF] [ps, verkleinert]

Hausaufgabe 8 (Termin: 07.01.2016): Lesen und Schreiben von Blöcken, Anfrageauswertung mit Indexen/Index-Auswahl [PDF]

Hausaufgabe 7 (Termin: 13.12.2015): B-Baum, Implementierung von Datenbank-Blöcken [PDF]

Hausaufgabe 6 (Termin: 04.12.2015): Speicherung von Tupeln [PDF]

Hausaufgabe 5 (Termin: 27.11.2015): Implementierung des LRU-Verfahrens [PDF] [Verzeichnis mit Start für Programm]

Hausaufgabe 4 (Termin: 11.11.2015): RAID-Systeme, Pufferung von DB-Blöcken [PDF]

Hausaufgabe 3 (Termin: 04.11.2015): Oracle Architektur, Platten: [PDF] [ps, verkleinert].
Infos zur HDD: Datenblatt, Handbuch, StorageReview, Tom's Hardware.
Info's zur SSD: Handbuch, Tom's Hardware, Storage Review.

Hausaufgabe 2 (Termin: 28.10.2015): Oracle Benutzer anlegen und Anfragen an das Oracle Data dictionary: [PDF] [ps, verkleinert].

Lernziele:

Dies ist eine Spezialvorlesung aus dem Datenbank-Bereich. Nach erfolgreicher Teilnahme an dieser Vorlesung sollten die Teilnehmenden Folgendes können:

• Erklären, wie Datenbank-Managementsysteme intern funktionieren. Insbesondere gehören dazu Datenstrukturen für Relationen und Indexe, sowie die Themen Anfrageoptimierung und Anfrageauswertung.
• Selbst ein DBMS oder Teile davon entwicklen (entsprechende Zeit vorausgesetzt, diese Aufgabe ist normalerweise für eine einzelne Person zu groß).
• Maßnahmen zur Leistungssteigerung (Performance Tuning) vorschlagen, insbesondere für das in den Übungen verwendete DBMS (zur Zeit Oracle).
• Ein DBMS administrieren (nach kurzer Einarbeitung).

Inhalte (vorläufige Planung):

• Architektur eines DBMS
• Data Dictionary / Systemkatalog (Wiederholung)
• Einführung in die Datenbank-Administration (Oracle)
• Platten, RAID-Systeme, SANs
• Tablespaces in Oracle (logische Platten)
• Pufferung (Caching), Parameter in Oracle
• Speicherverwaltung auf Block-Ebene (Implementierung von Dateien/Segmenten)
• Speicherverwaltung auf Tupel-Ebene (innerhalb von Dateien/Segmenten)
• Tupelformat
• Speicher-Parameter bei der Deklaration von Tabellen in Oracle
• Index-Strukturen I: B-Bäume
• Index-Strukturen II (sofern Zeit): Spezielle Index-Strukturen (Cluster, Hash Cluster, Bitmap Indexes).
• Anfrage-Auswertungspläne (Query Evaluation Plans in Oracle), Algorithmen für Operatoren der Relationalen Algebra.
• Anfrage-Optimierung (Berechnung von Auswertungsplänen).
• Backup und Recovery (sofern noch Zeit).

Dieser Kurs wird im Rahmen der "Oracle Academy: Advanced Computer Science (OAI)" veranstaltet. Das bedeutet, daß die Kursteilnehmer bestimmte Oracle-Software für die Dauer des Kurses kostenlos lizensieren können. Der Dozent ist Oracle Certified Professional (Oracle8 DBA) und IBM Certified Database Administrator - DB2 9 DBA for Linux, UNIX and Windows (sowie Advanced DBA für DB2 UDB V8.1).

Teilnahmevoraussetzungen:

Ich gehe davon aus, dass die meisten Zuhörer "Datenbanken I" besucht haben. Genauer gibt es folgende Voraussetzungen:

• Sie sollten das relationale Modell kennen (inklusive Integritätsbedingungen wie Schlüssel, Fremdschlüssel, NOT NULL und CHECK-Constraints).
• Sie sollten SQL gut kennen (auch die CREATE TABLE Anweisung).
• Sie sollten einige Vorstellungen von Datenbank-Sicherheit haben (GRANT Befehl).
• Grundkenntnisse vom ER-Modell wären nützlich. Die Vorlesung "Datenbanken IIA" wird nicht vorausgesetzt, die beiden Vorlesungen sind von einander unabhängig.
• Programmierkenntnisse sind nötig, damit Sie die in der Vorlesung angegebenen Pseudocode-Algorithmen und Datenstrukturen verstehen können. In den Übungen gibt es ernsthafte Programmier-Aufgaben, die gute Programmierfähigkeiten voraussetzen.
• Grundkenntnisse über Datenstrukturen und Algorithmen.
• Englische Sprachkenntnisse: Ich werde in Deutsch sprechen, aber meine Folien sind in Englisch. Einige der Lehrbücher sind in Deutsch, aber viele weitere Literatur ist in Englisch.
• Genug Zeit. Was Sie in einer Vorlesung lernen, hängt ganz wesentlich daran, wie viel Zeit Sie investieren. Ich empfehle dringend, zusätzlich zum Skript auch ein Lehrbuch zu lesen. Man beachte, das für dieses Modul 45 Stunden an Selbstudium geplant sind.

Stefan Brass (brass@informatik.uni-halle.de), 23. Oktober 2015

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