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Relationale Datenbanken: Alles, was man wissen muss

- Lesedauer: 3 Minuten

Datenbankverwaltungssysteme (DBMS) sind Computerprogramme, die es den Benutzern ermöglichen, mit einer Datenbank zu interagieren. Dazu muss das DBMS über ein Modell verfügen, das definiert, wie die Daten organisiert werden. Das relationale Modell ist ein sehr beliebter Ansatz zur Organisation von Daten.

Was genau ist eine relationale Datenbank?

Relationale Datenbanken bestehen aus einer Reihe von Tabellen. Innerhalb dieser Tabellen sind die Daten nach Kategorien geordnet. Jede Tabelle enthält mindestens eine Spalte, die einer Kategorie entspricht. Jede Spalte enthält eine bestimmte Anzahl von Daten, die dieser Kategorie entsprechen.

Die Standard-API für relationale Datenbanken ist das Structured  Query  Language (SQL). . Tatsächlich handelt es sich dabei um eine standardisierte Programmiersprache, die zur Verwaltung von relationalen Datenbanken und zur Durchführung verschiedener Operationen mit den darin enthaltenen Daten verwendet wird. Entwickler und Datenanalysten verwenden sie, um analytische Abfragen zu starten.

Relationale Datenbanken sind leicht erweiterbar, und neue Datenkategorien können nach der Erstellung der ursprünglichen Datenbank hinzugefügt werden, ohne dass alle bestehenden Anwendungen geändert werden müssen. Auf die Daten kann also auf verschiedene Arten zugegriffen werden, ohne dass die Datenbanktabellen selbst neu organisiert werden müssen.

Wie funktionieren relationale Datenbanken?

Die Struktur der Datenbank wird von ihrem Verwaltungssystem festgelegt, das insbesondere für die Verwaltung der Zugriffe auf die Datenbank, sowohl lesend als auch schreibend, zuständig ist.

Benutzer interagieren mit der Datenbank, und Datenbankoperationen wie das Abfragen, Erstellen, Aktualisieren oder Löschen von Daten werden mithilfe von SQL-Anweisungen durchgeführt: einer Kombination ausgewählter SQL-Befehle. Diese basieren semantisch auf der englischen Sprache und sind daher weitgehend selbsterklärend. Die folgende Tabelle enthält die Schlüsselbegriffe des relationalen Datenmodells und ihre Entsprechungen in der SQL-Terminologie.

Eine einfache Abfrage ausgewählter Daten kann z. B. mit SQL nach folgendem Schema implementiert werden:

SELECT colonne FROM table WHERE colonne = valeur;

Zunächst verwenden wir den Befehl SELECT, um das Managementsystem für relationale Datenbanken anzuweisen, die Daten abzurufen. Anschließend definieren wir die Daten, die wir abfragen wollen, indem wir die gewünschte Tabelle und Spalte angeben. Außerdem bauen wir mit WHERE eine Bedingung in die SQL-Anweisung ein. Wir möchten nur den Wert eines bestimmten Datensatzes abrufen und nicht alle in der Spalte gespeicherten Attributwerte.

Was sind die Vorteile von relationalen Datenbanken?

Die Vorteile der Verwendung von relationalen Datenbanken sind vielfältig. Hier eine nicht erschöpfende Liste :

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  • Einfaches Datenmodell: Relationale Datenbanken basieren auf einem Datenmodell, das relativ einfach zu implementieren und zu verwalten ist.
  • Geringe Datenredundanz: Bietet genau definierte Regeln, um Redundanz mit verschiedenen Normalformen zu vermeiden. Wenn die Normalisierungsvorgaben konsequent angewendet werden, ermöglichen relationale Datenbanksysteme eine praktisch redundanzfreie Datenspeicherung. Dies erleichtert die Verwaltung und Pflege von Datenbeständen, da Änderungen nur an einer Stelle vorgenommen werden müssen.
  • Hohe Datenkonsistenz: Standardisierte relationale Datenbanken ermöglichen eine konsistente Speicherung von Daten und tragen so zur Datenkonsistenz bei. Relationale Datenbanksysteme bieten außerdem Funktionen, mit denen Integritätsbedingungen automatisch festgelegt und überprüft werden können. Transaktionen, die die Datenkonsistenz gefährden, werden ausgeschlossen. Relationale Datenbanken unterstützen Transaktionen. Eine Transaktion besteht aus einer oder mehreren der einzelnen SQL-Anweisungen, die nacheinander als eine einzige Arbeitseinheit ausgeführt werden. Transaktionen weisen einen Alles-oder-nichts-Ansatz auf, was bedeutet, dass jede SQL-Anweisung in der Transaktion gültig sein muss; andernfalls schlägt die gesamte Transaktion fehl. Dies ist sehr nützlich, um die Datenintegrität bei Änderungen an mehreren Zeilen oder Arrays zu gewährleisten.
  • Einheitliche Abfragesprache: Für Abfragen in relationalen Datenbanken wurde die von einem Komitee aus ISO und IEC standardisierte Datenbanksprache SQL etabliert. Ziel dieser Standardisierung ist es, dass Anwendungen weitgehend unabhängig vom zugrunde liegenden Datenbankverwaltungssystem entwickelt und ausgeführt werden können.

Schließlich sind relationale Datenbanken äußerst flexibel. Sie wurden zum Aufbau einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen verwendet und funktionieren auch bei sehr großen Datenmengen noch effizient. SQL ist außerdem äußerst leistungsfähig, sodass Sie Daten hinzufügen und ändern sowie die Struktur von Datenbankschemata und -tabellen ändern können, ohne dass dies Auswirkungen auf die vorhandenen Daten hat.

Was sind die Unterschiede zwischen relationalen und nicht-relationalen (No-SQL) DBs?

Der Hauptunterschied zwischen relationalen und nicht-relationalen Datenbanken besteht darin, dass die relationale Datenbank die Daten in Tabellen speichert, während die nicht-relationale Datenbank die Daten im Schlüssel-Wert-Format, in Dokumenten oder durch eine andere nicht-tabellarische Methode speichert.

Im Gegensatz zu nicht-relationalen Datenbanken können die gespeicherten Daten in einer relationalen Datenbank auch zusammengefügt werden.

Können relationale und nicht-relationale (No-SQL) DBs koexistieren?

In den meisten Unternehmen kann es Platz für beide Arten von Technologien geben.

SQL- und NoSQL-Datenbanken gehen auf unterschiedliche Weise mit Informationen um und unterstützen verschiedene Arten von „Workloads“. Anstatt den Platz der relationalen Datenbanken einzunehmen, ermöglichen NoSQL-Datenbanken den Unternehmen, neue Ziele anzustreben und neue Herausforderungen zu meistern.

Daher ist es wichtig, sich darüber im Klaren zu sein, in welcher Situation man eine NoSQL-Datenbank und in welcher Situation man besser eine relationale Datenbank verwenden sollte. Diese Entscheidung wird je nach Art des „Workloads“ und der zugrunde liegenden Daten getroffen. Tatsächlich ist es angebracht, eine relationale oder eine NoSQL-Lösung zu verwenden.

Schließlich eignen sich NoSQL-Datenbanken eher für große Datensätze, die häufig neuen Informationen ausgesetzt sind und in denen die Datensätze variable Strukturen aufweisen, die nicht unbedingt für relationale Modelle geeignet sind.

Aufgrund ihrer Flexibilität und ihres auf Datenintegrität ausgelegten Designs sind relationale Datenbanken daher das wichtigste Mittel zur Verwaltung und Speicherung von Daten. Auch mit dem Aufkommen verschiedener NoSQL-Datenbanken bleibt das Verständnis des relationalen Modells entscheidend für alle, die Anwendungen bauen wollen, die die Macht der Daten nutzen. 

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