Datenbank-Achitektur: PC-Lösung, Datenbank-Server, Cloud
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Alleinstehende PC-Lösungen
In der IT-Urzeit wurden Datenbanken an fast jedem einzelnen Groß-Computer
betrieben. Später wurden kleine Datenbanken auch auf den ersten Personal
Computern installiert. Solche alleinstehenden Lösungen kommen auch heute
noch ohne Netzwerk aus.
Für eine alleinstehende PC-Datenbank kann man die meisten theoretischen
Regeln vernachlässigen und sich ganz auf rasche Entwicklung und einfache
Anwendung konzentrieren.
Eine Tabelle typischer Personen-Daten mit Adressen und Telefon kann man
auch ohne Theorie, d.h. mehr oder weniger intuitiv erstellen.
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Einfache Einzel-Lösungen sind die Stärke typischer PC-Programme, z.B.
LibreOffice-Base (kostenfrei),
MS-Access,
FileMaker, ...
Solche Programme bieten neben der Verwaltung der Daten die Möglichkeit
zur Gestaltung eines einfachen User-Interface. Die Datenbank-Sprache SQL hat
in diesen Fällen keine oder nur untergeordnete Bedeutung.
In diesem Web sind vorläufig keine weiteren Informationen zu
Datenbank Einzel-Lösungen vorgesehen.
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Tipp: Investieren sie nur die unbedingt notwendige Arbeit und versuchen sie besser
nicht, derartige Lösungen in ein Netzwerk zu portieren. Wenn sich ein Bedarf
abzeichnet, die Daten durch mehrere AnwenderInnen zu verwenden, dann ist meist
jede weitere Investition in eine PC-Lösung verloren.
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Datenbank-Server
Typische (professionelle) Datenbank-Lösungen werden von einem DB-Server-Programm
zentral verwaltet und in einem lokalen Netwzerk (LAN) und/oder im Internet verwendet.
Das ist ohne einen eigenen Server-PC kaum möglich.
Ein typischer Server-PC zur Versorgung eines kleinen Netzwerks braucht lediglich
die Leistung jedes anderen typischen Arbeits-PC.
Am Server-PC befindet sich kein Arbeitsplatz, dort werden Dienstleistungs-Programme
für alle im Netzwerk arbeitenden AnwenderInnen eingerichtet.
Mindestens erforderliche Server-Programme sind
→ Webserver
und →
Datenbank-Server. Dazu kommen meistens noch weitere praktische Dienste: Printserver,
→ Fileserver,
→ Zeitserver, Mailserver, ...
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Das gesamte User-Interface zur Bedienung einer Datenbank ist auf (dynamischen) Webseiten
untergebracht. Dazu braucht man am Server mindestens eine Programmiersprache, deren
Programme als Webserver-(CGI)-Hilfsprogramme zwischen AnwenderInnen und Datenbank
vermitteln. Solche Programme sind z.B.
→ Java,
→ Perl,
→ PHP, ...
Am Arbeits-PC braucht man lediglich ein Browser-Programm: Die Datenbank ist daher im
gesamten Netzwerk ohne weitere Installation verwendbar, mit jedem PC, Betriebssystem
und Browser-Programm.
Die Zugangs-Rechte werden zentral (Name und Passwort, evtl.
→
IP-Adresse) verwaltet.
Das folgende Diagramm zeigt den Weg eines typischen Datenbank-Auftrags vom Arbeits-PC
zum Datenbank-Server und danach den Weg der Ergebnis-Daten zurück zum Arbeits-PC.
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An dieser Stelle ist eine →
SVG Objekt-Grafik eingebettet. Sie wird von allen modernen Browsern angezeigt. Lediglich
veraltete Versionen des MSIE-Browsern beherrschen kein SVG. Dieser Text wird nur angezeigt,
wenn es Hinweise gibt, dass die SVG-Grafik evtl. nicht angezeigt wird.
Er verschwindet beim Anklicken.
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Hinweise zum Diagramm:
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Die strichlierten Linien sollen andeuten, dass sich die beiden Server-Programme
am gleichen PC befinden können oder (in größeren Organisationen)
auf getrennten PC.
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Das Diagramm zeigt die meist-verwendete Programmiersprache PHP. Alternativ kann man
auch jede andere als Webserver-Hilfsprogramm nutzbare Programmiersprache einsetzen.
♦ Details zur
Datenbank-Programmierung mit PHP
und Perl
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Vorteile der Standard Server-Datenbank
Das im Diagramm vorgestellte System aus Netzwerk, Webserver und Datenbank-Server wird
in dieser Form besonders häufig eingesetzt. Es stützt sich auf bewährte
Standard-Bausteine und wird meist als
→
LAMP-Server bezeichnet:
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Alle Software-Komponenten sind kostenfrei (!) und in professioneller Qualität
verfügbar.
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Da man keine besondere Client-Software braucht, fallen auch die Kosten der Software
an den Arbeits-PC sowie deren Installation und laufende Wartung weg.
Man kann die Datenbank ohne Installation an jedem beliebigen PC des
Netzwerks verwenden, auch an einem neu hinzugekommenen.
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Es gibt keine Bindung an einen Hersteller oder ein Produkt, weil alle Komponenten
austauschbar sind.
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Es gibt zahlreiche fertige Web-Programm-Pakete, die man auf einer vorhandenen
Standard LAMP-Architektur einsetzen kann. Viele dieser Pakete sind darüber
hinaus kostenfrei.
Ein Web-Programm-Paket besteht aus zahlreichen einzelnen Script-Programmen, meist in der
Programmiersprache PHP. Die Datenbank ist vor-programmiert und wird bei der Installation
automatisch installiert und konfiguriert. Die gesamte Installation erfordert selten mehr
als 1 Stunde. danach ist das Programm im gesamten Netzwerk verwendbar.
Beispiele für Web-Programm-Pakete: Content Management (CMS),
GroupWare (gemeinsame Kontakte, Termine, ...), Projekt-Management, Diskussions-Foren,
Bild- und Ton-Archive, Betriebs-Verwaltung (Buchhaltung, Fakturierung, Kostenrechnung, ...)
Man kann beliebig viele Web-Programm-Pakete parallel verwenden und darüber hinaus
eigene Datenbank-Lösungen programmieren.
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Nachteile der Server-Datenbank
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Die Installation und Konfiguration aller Komponenten erfordert fortgeschrittene
Kenntnisse und einigen Aufwand (typisch: 1-2 Tage). Dazu kann man durchaus
professionelle Hilfe in Anspruch nehmen.
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Nach der Inbetriebnahme fallen nur wenige einfache Wartungs-Arbeiten an.
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Die Fachkenntnisse zumindest für einfache Wartungs-Arbeiten (First Level
Support) sollten jedoch unbedingt 'im eigenen Hause' verfügbar sein.
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Virtuelle Server
Ein virtueller Computer ist ein PC, der von einem Virtualisierungs-Programm 'simuliert' wird.
Das ist kein Spielzeug, sondern ein professionelles Werkzeug der modernen Informatik.
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Es ist möglich und sehr empfehlenswert, einen virtuellen LAMP-Server als Standard-Server
im eigenen lokalen Netzwerk einzusetzen. Damit kann man alle Vorteile der Standard
LAMP-Architektur nutzen und deren Nachteile größtenteils vermeiden.
Bei der Konfiguration ist besoders auf eine saubere Trennung von Software und Daten zu achten:
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Betriebssystem, Server-Programme, Programmiersprachen usw. werden am virtuellen PC organisiert.
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Sämtliche Daten müssen sich am realen PC befinden. Auch die Datensicherung
erfolgt auf einem realen Datenträger.
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Der Zugriff des virtuellen Servers auf die Daten erfolgt mit den Standard-Methoden der
Netzwerk-Technik, evtl. auch mit der 'Shared-Folder'-Option der Virtualisierungs-Programme.
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Vorteile eines virtuellen Servers:
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Für Installation und Konfiguration der gesamten Server-Software ist kein Fachwissen
erforderlich. Der virtuelle Server (lediglich eine einzige größere Datei) wird
fertig eingekauft oder sogar kostenfrei aus dem Internet geladen. Man kann sich auf den
geringen Aufwand für die laufende Wartung beschränken.
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Wenn ein Problem auftaucht oder sogar der virtuelle Server beschädigt wird, dann
löscht man dessen Datei und ersetzt sie durch eine neue Kopie, die nach wenigen
Minuten in Betrieb gehen kann.
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Das Auswechseln einzelner Komponenten ist besonders einfach: Man tauscht den virtuellen
Server (eine Datei !) gegen eine neue Version.
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Auch die Entwicklung neuer Komponenten vereinfacht sich: Man kann die Lösung mit
einer Kopie des virtuellen Servers entwickeln und unter realen Bedingungen testen.
♦ Details zur
Virtualisierung |
Cloud Computing
Unter diesem nicht ganz eindeutigen Begriff versteht man die Auslagerung von
IT-Dienstleistungen. Die Wolke (Cloud) symbolisiert einen entfernten Anbieter,
dessen Dienste man in Anspruch nimmt.
Dahinter verbirgt sich normalerweise genau die gleiche klasssiche LAMP-Architektur
wie oben vorgestellt. Der Server befindet sich jedoch nicht im eigenen lokalen
Netzwerk (LAN) sondern im Internet.
Für einzelne AnwenderInnen oder ganze Organisationen ergibt sich in der Anwendung
kein Unterschied, mit Ausnahme der Notwendigkeit, ein sicheres verschlüsseltes
Protokoll (HTTPS) an Stelle des einfachen (HTTP) zu verwenden.
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Vorteile:
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Man spart Hardware, Software und Fachwissen für die gesamte auf diese Weise
eingekaufte IT-Leistung.
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Das Angebot ist skalierbar, d.h. man kauft nur soviel ein wie notwendig,
und kann das Ausmaß bei Bedarf ausweiten.
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Die Verfügbarkeit (der Server-Programme) ist wegen des beim Anbieter konzentrierten
Fachwissens meist höher als im eigenen Netzwerk (jedoch niemals 100% - im Vertrag
verankert).
Nachteile:
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Man ist von einer funktionierenden Internet-Verbindung abhängig. Deren Verfügbarkeit
wird jedoch vom Cloud-Anbieter normalerweise nicht garantiert.
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Man muss dem Cloud-Anbieter ebenso vertrauen wie z.B. einem Steuerberater. Die IT-Branche
unterliegt jedoch keiner vergleichbaren gesetzlichen Regelung oder Aufsicht. Das gilt
verstärkt für persönlich unbekannte, ausländische ... Anbieter.
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Experimente
Wenn sie mit wenig Aufwand einfache SQL-Experimente ausführen wollen, dann gibt es
einige Möglichkeiten, kostenfrei eine minimale Entwicklungs-Umgebung am eigenen
PC zu installieren.
Das kostenfreie Office-Paket LibreOffice
enthält u.a. ein komplettes Datenbank-Programm. Damit kann man sowohl private PC-Datenbanken
erstellen, als auch vorhandene Datenbank-Server oder andere Daten-Quellen verwenden.
LibreOffice-Base kann in einfachen Fällen als User-Interface zu einem SQL Datenbank-Server
dienen, eine professionelle Lösung jedoch nicht ersetzen.
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ist eine Programm-Bibliothek zur Herstellung und Verwaltung von PC-Datenbanken. Man kann damit
außerordentlich kompakte und effiziente lokale Lösungen erstellen.
Viele professionelle Programme enthalten zur Verwaltung ihrer 'mitgebrachten' Daten-Basis SQLite
als Teil-Programm.
Man kann SQLite kostenfrei installieren und mit dem
Firefox-Addin
SQLite-Manager bedienen. Das ermöglicht Experimente mit SQL.
Die Herstellung einer professionellen Einzel-PC Datenbank-Lösung mit SQLite erfordert jedoch
fortgescchrittene Kenntnisse einer Programmiersprache (vorzugsweise
→ C/C++) und von SQL.
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Links zum Thema 'SQL'
LibreOffice-Base
Die Rechte zur Ausführung von DDL-Anweisungen sind dem Adminstrator des DB-Servers
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