Datenbanksysteme – von den Anfängen bis hin zu MySQL

Eine der beliebtesten Datenbanken ist MySQL und ihre Geschichte reicht bis in die 1950er Jahre zurück. Im Internet Flüge buchen, die passende Reiselektüre bestellen und auf Wikipedia Informationen zum Urlaubsort sammeln. Verschiedenste Aktivitäten im Netz, doch haben sie technisch gesehen eines gemeinsam: Sie alle basieren auf Datenbanksystemen. Wir schauen in diesem Beitrag zurück auf die Historie von Datenbanken und vor allem was es mit MySQL auf sich hat.

Der Ursprung

Die wichtigste Grundlage zur Entwicklung von Datenbanken war Mitte der 50er Jahre die Erfindung der Festplatte. Das erste Festplattenlaufwerk hatte noch die Dimensionen eines Kleiderschranks, wog 500 kg und besaß bei dieser enormen Größe nur eine Speicherkapazität von 5 MB.

Aus heutiger Sicht sind solche Ausmaße für ein Speichermedium dieser Aufnahmefähigkeit nur noch schwer vorstellbar. Mit dem Einsatz immer neuerer Technologien verringerte sich die physische Größe von Festplatten bei steigender Speicherkapazität.

Wenige Jahre nach der Erfindung der Festplatte – Anfang der 60er Jahre – wurden erste Anwendungen zur Massendatenverarbeitung umgesetzt. Die Organisation der einzelnen Informationen dafür erfolgte auf der Festplatte in einfachen Dateien.

Datenredundanzen (Inhalte, die mehrfach vorhanden sind) und -inkonsistenzen (Widersprüchlichkeit zwischen Daten) waren dabei kaum zu vermeiden. Sämtliche Dateien waren auf einer Ebene gespeichert und die entsprechenden Mitarbeiter mussten den Überblick über Tausende von Dateien behalten, denn eine Baumstruktur mit Unterverzeichnissen – wie sie heute üblich – gab es zu dieser Zeit noch nicht.

Dieses Problem wurde durch die Einführung von Dateiverwaltungssystemen gelöst: Ein Meilenstein auch in der Entwicklung von Datenbanksystemen. Die einzelnen Dateien konnten nun in separaten Verzeichnissen gespeichert und verwaltet werden. Damit war eine Übersicht über Tausende von Dateien im selben Verzeichnis nicht mehr erforderlich. Systemdateien waren in anderen Verzeichnissen abgelegt als Dateien der einzelnen Benutzer.

Einige Jahre später kamen die ersten Datenbanksysteme – basierend auf dem Modell der Dateisysteme – zum Einsatz. Nun war eine Datenhaltung frei von Redundanzen und Inkonsistenzen möglich. Niemand brauchte mehr befürchten, dass wegen eines Datenbankfehlers beispielsweise im Flugzeug ein Platz doppelt gebucht wurde oder dass ein Platz aus einem ähnlichen Grund nicht besetzt war.

Schon in frühen Stadien von Datenbanksystemen erfüllten sie Anforderungen wie

• Datenintegration,
• Konsistenzüberwachung,
• Operationen (suchen oder ändern),
• Zugriffskontrolle und
• Datensicherung.

Diese Vorgaben gehen auf den britischen Mathematiker und Datenbanktheoretiker Edgar Frank Codd (1923 – 2003) zurück. Er definierte Regeln für sichere Datenbanken sowie Grundlagen für sichere Datenhaltung und Abfragen.

Verschiedene Konzepte

Die ersten Datenbanksysteme basierten auf einem hierarchischen Konzept. Das primäre Kennzeichen einer jeden Hierarchie ist die pyramidenförmige Rangordnung. Innerhalb der Datenbanken wird diese Beziehung (Verknüpfung) in einer Baumstruktur bzw. in sogenannten Parent-Child-Verhältnissen dargestellt. Diese Baumstruktur kann man sich genauso vorstellen wie die Verzeichnisstruktur auf dem heimischen Computer.
Innerhalb des hierarchischen Datenbankmodells gab es entscheidende Nachteile: Es war nicht möglich, mehrere dieser Baumstrukturen oder mehrere Ebenen desselben Baums zu verknüpfen. Diese Datenbanken waren sehr eng mit der Hardware verknüpft und jede Änderung, z. B. das Hinzufügen eines Datenfeldes, erforderte einen enorm hohen programmiertechnischen Aufwand.

Um diese Unzulänglichkeiten zu überwinden, begann die Suche nach neuen Datenbankkonzepten. Einer der führenden Köpfe war der bereits erwähnte Edgar Frank Codd. Er entwickelte das relationale Modell, welches bis heute aktuell und marktbeherrschend ist.

Codds größte Leistung lag auf konzeptioneller Ebene: Seine Idee, die Datenbankorganisation und den Aufbau der Datenstruktur von der physikalischen Speicherung zu trennen, war vollkommen neu und machte Datenbanken wesentlich flexibler. Änderungen wie das vorher erwähnte Hinzufügen von Datenfeldern konnten nun mit minimalem Aufwand umgesetzt werden.

Relationale Datenbankmanagementsysteme (RDBMS) verwalten ihre Daten in Tabellen einer flachen Struktur. Diese Tabellen werden in der Fachwelt Relationen genannt, woher auch der Name dieses Modells stammt. Die Daten können verlustfrei und beliebig miteinander verknüpft werden, was eine enorme Flexibilität gewährleistet.

Der nächste wichtige Entwicklungsschritt innerhalb von Datenbanksystemen ist das objektorientierte Datenbankmanagementsystem bzw. die Objektdatenbank. Bei diesem Konzept werden die einzelnen Daten als Objekte mit bestimmten Eigenschaften abgespeichert. Dieses Datenbankkonzept wurde aus dem Modell der objektorientierten Programmiersprachen entwickelt. Auch hier weist der Name auf den gedanklichen Vorläufer hin.

Ein großer Vorteil dieses Modells ist die Möglichkeit, zusammenhängende Objekte auch
zusammen abzuspeichern. Objektorientierten Datenbanken kennen demnach semantische
Verknüpfungen. In der Kommunikation zwischen Datenbank und Anwendung sind bei diesem Konzept zahlreiche Zwischenschritte überflüssig, was mögliche Fehler auf ein Minimum reduziert.

Dieser Datenbanktyp ist bisher noch wenig verbreitet, was wiederum die Kommunikation mit diversen Anwendungen erschwert, denn viele Schnittstellen sind noch nicht auf Objektdatenbanken ausgerichtet. Aufgrund der komplexen Struktur der Datenbankobjekte und den noch fehlenden Schnittstellen zu den entsprechenden Anwendungen sind momentan noch diverse Zwischenschritte als Überbrückung notwendig. Die Folge sind Performance-Einbußen. Diese können zwar mit leistungsfähigen Systemen abgefangen werden; dies ist aber nur bis zu einem gewissen Grad möglich.

MySQL – flexibel, leistungsfähig und zuverlässig

Schwedische Produkte, z. B. von IKEA, Volvo oder Saab, sind bekannt und beliebt. Ein weiteres Erzeugnis aus Schweden hat ebenfalls eine große Fangemeinde: Das Datenbanksystem MySQL. Warum entscheiden sich so viele professionelle Anwender für dieses System? Die Projekt-Webseite zu MySQL nennt folgende Gründe:

• Flexibilität
• Leistungsfähigkeit
• Zuverlässigkeit

Aber was bedeutet das genau? MySQL gehört wie Oracle oder DB2 zu den relationalen Datenbanksystemen, die im Hinblick auf Skalierung bereits als sehr flexibel beschrieben wurden. MySQL kann leicht und komfortabel auf die Bedürfnisse des jeweiligen Projektes angepasst werden. Sollten sich während des Betriebs die Anforderungen ändern, lässt sich MySQL problemlos skalieren.

Dieses Datenbanksystem zeigt die Flexibilität auch in den unterstützten Betriebssystemen:
Nach Angaben der Projektseite läuft das das Datenbanksystem auf über 20 verschiedenen. Die Unterstützung des Betriebssystems ist wichtig, da es die Grenzen für die Datenbank durch verschiedene Parameter setzt, die beispielsweise den verwendeten Speicher, die möglichen, gleichzeitig offenen Ports und vieles mehr festlegen. Je größer diese Parameter dimensioniert werden können, z. B. bei einem sehr leistungsfähigen Server, umso mehr Daten kann MySQL verwalten.
Auch im High-End-Bereich macht MySQL in Sachen Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit eine gute Figur. Eine wichtige Eigenschaft dabei ist die Ausfallsicherheit. Diese wird bei zahlreichen Großunternehmen durch Cluster realisiert.

Ein Cluster hat hinsichtlich der Verwaltung besondere Anforderungen an die Software – in unserem Fall an das Datenbanksystem – und auch an die Administration. Vergleichbar dazu ist eine Person, die sich ganz anders organisiert, wenn sie den Tag allein frei gestalten kann (Stand Alone) oder sich mit beispielsweise der ganzen Familie abstimmen muss (Cluster).

MySQL kann sowohl auf einem einzigen Server als auch im Clusterverbund eingesetzt werden und zeigt sich dadurch als leistungsfähiger, zuverlässiger Partner.

Fazit

Die Flexibilität, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von MySQL machen dieses Datenbanksystem zu einem geschätzten Produkt im professionellen wie auch im privaten Bereich. Neben den genannten Features gestalten sehr gute Administrationstools und zahlreiche andere Hilfen den Umgang mit diesem Produkt komfortabel und anwenderfreundlich. Auch die ADACOR setzt das Datenbanksystem MySQL in vielen Projekten erfolgreich ein.