SQL

1. SQL Claus Andersen Heiko Weber Datum : 30.06.04 Seminar Programmiersprachenkonzepte

2. Gliederung • Einführung in das Relationenmodell • Einführung in SQL : DDL und IQL • Transaktionen • Synchronisation • verteilte Datenbanken • Aufbau eines Oracle – DB – Systems • SQL*Plus • PL/SQL • Trigger • Constraints vs. Trigger

3. Relationenmodell (1) • Das Relationenmodell wurde 1970 von Codd eingeführt • Es ist das am weitesten verbreitete Datenbankmodell, das in der Praxis eingesetzt wird. • Einfachheit und Exaktheit des Relationenmodells hat weitreichende Ergebnisse in der Datenbankforschung ermöglicht.

4. Relationenmodell (2) Datenbankschema besteht aus: • einer Menge von Relationenschemata • Die zu modellierende Anwendungswelt wird durch Relationenschemata beschrieben. • Sie bestehen aus einer Menge von Attributen • Relationen • Menge von Tupel mit Attributwerten der Attribute der Relationenschemata

5. Schlüssel • Primärschlüssel Minimale Menge von Attributen, deren Werte einTupel einer Relation eindeutig identifizieren • Fremdschlüssel Attributmenge, die in einer anderen Relation(Primär)Schlüssel ist

6. Aufbau von Tabellen Die Datenbank besteht aus einer Menge von Relationen, die nach den Relationenschemata gebildet werden.

7. Beispiel Tabellen

8. Geschichte und Standards von SQL (1) • 1970 wurde das relationale Datenbankmodell von Codd eingeführt • 1974 wurde vom IBM-Forschungszentrum in San Jose eine erste Datenbanksprache Sequel (Structured English QUEry Language) entwickelt und 1976 zur Sprache Sequel 2 weiter entwickelt • In den ersten verfügbaren relationalen Datenbanksystemen wurde eine Untermenge von Sequel 2 implementiert, die SQL genannt wurde

9. Geschichte und Standards von SQL (2) • 1982 bis 86 wurde SQL von der ANSI (American National Standards Institute) genormt und üblicherweise mit SQL-86 bezeichnet • darauf folgte die von der ISO genormte Version SQL-89 • 1992 erschien die von der ANSI und ISO genormte Version SQL-92 (SQL 2) • SQL 3 war das letzte Normungsprojekt der ANSI und ISO und wurde in gewissen Anteilen in den Standard SQL-99 überführt

10. Was ist SQL SQL (Structured Query Language) ist die Norm-Datenbanksprache für relationale Datenbanksysteme. Teilsprachen von SQL • DDL (Data Definition Language) • SSL (Storage Structure Language) • IQL (Interactive Query Language) • DML (Data Manipulation Language)

11. SQL-DDL Was ist SQL-DDL • ist eine Datendefinitionssprache zur Umsetzung des Datenbankschemas • ist Teil der Standardsprache für relationale Datenbanksysteme (SQL)

12. Anforderungen an SQL-DDL SQL-DDL sollte mindestens folgende Bestandteile definieren können: • Attribute • Wertebereiche • Relationenschemata • Primärschlüssel • Fremdschlüssel

13. Konzepte für SQL-DDL(1) create table, alter table und drop table Definition von Relationenschemata create table basisrelationenname (spaltenname_1 wertebereich_1, ... spaltenname_k werteberich_k) Mit alter table kann man die angelegten Relationenschemata ändern und mit drop table können Relationenschemata aus der Datenbank entfernt werden. create view, drop view ähnlich

14. Konzepte für SQL-DDL(2) create domain, alter domain und drop domain Definition von benutzerdefinierten Wertebereichen create domain domainname Datentyp default Datenwert

15. SQL als Anfragesprache (1) Der SFW-Block Die select-Klausel • gibt die Projektionsliste an • integriert auch arithmetische Operationen und Aggregatfunktionen

16. SQL als Anfragesprache (2) Die from-Klausel • spezifiziert zu verwendende Relationen • führt eventuelle Umbenennungen durch • verwendetete Relationen werden mittels eines kartesischen Produkts verknüpft

17. SQL als Anfragesprache (3) Die where-Klausel • spezifiziert Selektionsbedingungen • Verbundbedingungen, um aus dem kartesischen Produkt einen Gleichverbund zu machen • Geschachtelte Anfragen sind in der where-Klausel erlaubt

18. SQL als Anfragesprache (4) • Beispiel SELECT S.Name FROM Schauspieler S, Darsteller D WHERE S.PNR = D.PNR

19. Einige Erweiterungen von SQL-92 gegenüber SQL-89 (1) • Neue Datentypen (z.B. Intervall) • Domänenkonzept (create domain, alter domain) • Änderung des Datenbankschemas (alter table, drop table) • allgemeine Integritätsbedingungen über mehrere Tabellen • Der Verbund join ist als eigener Operator vorhanden und wird in diversen Varianten angeboten : cross join, join und using, natural join • Die Beschreibungen von Embedded SQL und Dynamic SQL sind Teil der Norm

20. Einige Erweiterungen von SQL 3 gegenüber SQL-92 • abstrakte Datentypen (ADTs) • Objekt- Identifikatoren • ADT und Tabellen Hierarchien • Definition von Funktionen von ADTs • Komplexe Datentypen wie Mengen, Multimengen und Listen • Rekursive Anfragen (with recursive und union)

21. Transaktionen • Definition: • Eine Transaktion ist eine ununterbrechbare Folge von DML-Befehlen, die die Datenbank von einem logisch konsistenten in einen (neuen) logisch konsisten Zustand überführt

22. Transaktionen (2) • Transaktionen sollten dabei die ACID-Eigenschaften besitzen • Atomarität • Die Transaktion ist die kleinste, nicht mehr zerlegbare Einheit • „alles-oder-nichts“-Prinzip • Consistency • Hinterlässt nur konsistenten Datenbankzustand • Zwischenzustände der Transaktionen dürfen jedoch inkonsistent sein • Endzustand muss den Integritätsbedingungen erfüllen

23. Transaktionen (3) • Isolation • Nebenläufig ausgeführte Transaktionen dürfen sich nicht beeinflussen

24. Transaktionen (4) • Durability • Wirkung einer erfolgreich abgeschlossener Transaktion bleibt dauerhaft in der Datenbank • Auch nach einem Systemfehler muss die Wirkung gewährleistet sein • Die Wirkung einer erfolgreich abgechlossenen Transaktion kann nur durch eine kompensierende Transaktion aufgehoben werden

25. Synchronisation (Mehrbenutzerbetrieb) • im Einbenutzerbetrieb werden Transaktionen immer • hintereinander ausgeführt • im Mehrbenutzerbetrieb kann es vorkommen, dass mehrere • Transaktionen gleichzeitig (nebenläufig) ablaufen • dies kann zu verschiedenen Problemen führen

26. Synchronisation (2) Dirty Read:

27. Sychronisation (3) Non – Repeatable – Read:

28. Synchronisation (4) Phantom - Problem:

29. Synchronisation (5) Konsistenzebenen in SQL: SET TRANSACTION READ ONLY, ISOLATION LEVEL READ COMMITTED

30. Client-Server Prinzip Zentraler Datenbestand auf den mehrere Clients Zugriff haben

31. Verteilte Datenbanken Der Datenbestand wird in verteilten Datenbank Management Systemen (VDBMS) physisch auf mehrer Knote (Rechnern) verteilt

32. Zwei-Phasen-Commit-Protokoll • Ausgehend von verteilten Transaktionen auf unterschiedlichen Knoten im Netz sollen nach dem “alles oder nichts“-Prinzip entweder alle Transaktionen oder keine Transaktion durchgeführt werden. • Dies wird in verteilten Datenbanken durch das Zwei-Phasen-Commit-Protokoll unterstützt

34. Oracle – DB - System • Oracle Version 1 erschien 1979 • derzeit aktuell: Version 10g • das Oracle System besteht aus dem Oracle – Server und • verschiedenen Tools zur Steuerung und Erzeugung von • Oracle – Datenbanken • Oracle Precompiler wie PRO*C oder PRO*COBOL die • den Zugriff auf Oracle – DBs aus anderen Programmier – • sprachen unterstützen • Oracle unterstützt direkt PL/SQL und Java

35. lauffähiges System • ein Oracle – DB – System setzt sich aus den unabhängigen • Teilsystemen Instanz und Datenbank zusammen • auf einem Server können mehrere Instanzen und Datenbanken • gleichzeitig aktiv sein • ein lauffähiges System besteht aber immer aus einer Instanz und • einer angeschlossenen Datenbank

36. Zusammensetzung einer Instanz • System Global Area (SGA) • Serverprozesse • Hintergrundprozesse • - Database Writer • - Process Monitor

37. System Global Area (SGA) • prozessübergreifender Speicherbereich • 3 Komponenten: • Database Buffer Cache zum Zwischenspeichern von • Datenbankblock-Kopien (zur Performance-Steigerung) • Redo Log Buffer zur Protokollierung von Änderungen • auf dem Database Buffer Cache • Shared Pool enthält geparste SQL-Anweisungen, • kompilierte PL/SQL-Anweisungen und Datenbank-Trigger

38. Data Dictionary • besondere Tabellen in der Datenbank • bei Erzeugen einer neuen DB legt Oracle System und • DB-Informationen als Tabellen in der Datenbank selbst ab • enthält Informationen über Benutzer und alle zur Funktionsfähig- • keit der Datenbank notwendigen Informationen

39. SQL*Plus • von Oracle entwickeltes interaktives Werkzeug zum Zugriff • auf Oracle - Datenbanken • in Oracle - System integriert (seit Version 3), Vorgänger war • UFI (UserFriendlyInterface) • äquivalent zu "isql" in Sybase and SQLServer, • "db2" in IBM DB2, "mysql" in MySQL

40. Benutzung von SQL*Plus • aus dem Betriebssystem wird mit dem Kommando • SQLPLUS [Benutzer[/Paßwort][@Datenbankname]] • [Dateiname [Parameter1...]] • die interaktive Umgebung gestartet und an der angegebenen • Datenbank angemeldet • nach dem Anmelden erscheint eine Eingabeaufforderung • ‘SQL>‘ • und das System ist zur Annahme von Anweisungen bereit

41. Benutzung von SQL*Plus (2) • es können alle SQL – Anweisungen verwendet werden • es können auch Dateien aufgerufen werden, die bereits SQL – • Anweisungen enthalten • anonyme PL/SQL – Blöcke können eingegeben werden und • werden sofort ausgeführt • es können auch PL/SQL – Dateien und StoredProcedures • aufgerufen und ausgeführt werden • Transaktionen beginnen mit der ersten SQL – Anweisung und • enden mit dem Schlüsselwort COMMIT

42. SQL*Plus Befehlspuffer • SQL*Plus legt jede aktuell eingebene SQL – Anweisung • bzw. jeden PL/SQL – Block im Befehlspuffer ab • der Inhalt des Befehlspuffers läßt sich anzeigen und editieren • die zuletzt eingegebene Zeile wird als aktuelle Zeile betrachtet • und mit einem ‘*‘ markiert

43. Beispiel SQL*Plus Befehlspuffer SQL> run 1 select name 2 from person 3* where nname like 'MOR%'; ERROR at line 3: ORA-00904: invalid column name SQL> c/nname/name 3* where name like 'MOR%' SQL>run 1 select name 2 from person 3 where name like 'MOR%'; NAME ------------------------------------- MORLEY MOROSCO .....

44. Procedural Language / SQL (PL/SQL) • integraler Bestandteil von Oracle seit Version 6 • Erweiterung von SQL durch prozedurale Elemente • Syntax ähnelt Ada • ist in allen Oracle-Produkten verfügbar • lässt sich auch in Client-Programmen in anderen Programmier- • sprachen einsetzen (C, C++, Ada, Cobol, Fortran, Pascal) • erlaubt DML - Befehle aber keine DDL - Befehle

45. PL/SQL Code Beispiel declare anzahl number(3); begin SELECT count(*); INTO anzahl FROM person; end; ----------------------------------------------------------------- PL/SQL procedure successfully completed

46. Verarbeitung von PL/SQL • Entwicklung und Aufruf von PL/SQL-Blöcken erfolgt • z.B. in interaktiven Umgebungen wie SQL*Plus • Verarbeitung erfolgt durch PL/SQL-Prozessor im Server • oder im Client • aus anderen Programmiersprachen heraus wird über RPC • der Code an den PL/SQL-Prozessor im Server übergeben • SQL-Anweisungen im PL/SQL-Code werden an den SQL- • Prozessor weitergegeben, der das Ergebnis zurückgibt

48. Einschub : Variablen - Typen • PL/SQL unterstützt folgende elementare Datentypen: • - char, varchar, number, boolean, date, rowid, raw • und folgende strukturierte Datentypen: • - PL/SQL Table: eine Tabellenspalte mit einem • bestimmten Datentyp • - Record • Datentyp von Variablen muss vor der Verwendung bekannt • sein

49. Elemente von PL/SQL • anonyme Blöcke • Prozeduren • Funktionen • Packages • Trigger Stored Procedures

50. Anonymer Block • kann nicht aus anderen PL/SQL-Programmen aufgerufen • werden • wird nicht in der Datenbank abgelegt • wird direkt nach Eingabe ausgeführt • declare /*Deklarationsteil*/ • begin /*Anweisungsteil*/ • exception /*Exceptionteil*/ • end;