Nicht-Standard Datenbanksysteme

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Proseminar:
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Sommersemester 2021
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Allgemeines

Die Anforderungen moderner Systeme an das Datenmanagement entfernen sich zunehmend von den klassischen Annahmen relationaler Datenbanksysteme: Die Hardware hat sich verändert (großer RAM, viele Prozessoren), die Datenformate sind vielfältig und lassen sich schwer in ein starres, relationales Schema zwängen, Web Applikationen mit Tausenden von simultanen Benutzern fordern hohe Belastbarkeit der Systeme, usw. Diese Lehrveranstaltung beschäftigt sich mit Themen aus diesem Bereich die in den letzen Jahren besondere Aktualität erlangt haben, z.B. parallele Datenbanken, verteilte Datenbanken, Hauptspeicherdatenbanken, NOSQL Datenbanken.

Vorlesung

Da in diesem Semester keine Präsenzlehre möglich ist, werden regelmäßig Videos zu den einzelnen Themen online gestellt werden. Es finden keine Vorlesungen über Videokonferenz statt.

Folien

Jeder Satz Folien bildet eine thematische Einheit und wird in einer oder mehreren Vorlesungen behandelt.

Folien, welche noch nicht in der Vorlesung behandelt wurden, können sich noch ändern, liegen jedoch in inhaltlicher finaler Form vor, sobald das entsprechende Video verlinkt ist. Nach der Vorlesung werden nur noch Fehler ausgebessert. Verschiedene Versionen können Sie anhand des Datums auf der Titelseite unterscheiden.

Die Folien und die entsprechnenden Erläuterungen und Diskussionen während der Vorlesung sind Hauptgrundlage für die Vorbereitung auf die Prüfung.

ACHTUNG: Als Hilfestellung werden die Folien in einer Vorabversion zu Beginn des Semesters bereitgestellt. Die finalen Versionen werden zur Verfügung gestellt, wenn das jeweilige Themengebiet in der Vorlesung durchgenommen wird.

Thema Folien Handouts Literatur
Database System Architectures [1x1] [2x2] DSC6 17
Parallel Databases [1x1] [2x2] DSC6 18
Distributed Databases [1x1] [2x2] 2-Phase-Commit
Persistent Messaging
Distributed Locking
DSC6 19

Vorlesungsvideos

Videos mit Erkärungen zu den Folien zur Vorlesung werden regelmäßig auf Blackboard zur Verfügung gestellt.

Fragen und Diskussionen

Für Fragen und Diskussionen (auch unter den Studierenden) steht der Slack Channel #nsdb-vo-2021ss zur Verfügung.

Voraussetzungen

Grundlagen Transaktionen:
DSC6 14.1–14.2, 14.4–14.6
Concurrency Control:
2-Phase Locking (2PL): DSC6 15.1.3
Timestamp-Based Protocols: DSC6 15.4
Deadlocks: DSC6 15.2

Literatur

DSC6 — Database System Concepts
Silberschatz, Korth, Sudarshan. Database System Concepts.. McGraw-Hill, 2011, 6th edition.
Multiple copies of the book are available in the textbook collection of the department library (Fachbibliothek Itzling).
DSC7 — Database System Concepts
Silberschatz, Korth, Sudarshan. Database System Concepts.. McGraw-Hill, 2019, 7th edition.

Prüfung

Der Prüfungsstoff schließt Folien, Handouts, Vorlesungsvideos, sowie die Literatur aus der obigen Tabelle ein.

Die Prüfung zur Vorlesung ist mündlich.

Bewertet werden

Zur Prüfung können keine Unterlagen verwendet werden.

Die An- und Abmeldung zur Prüfung ist bis 48 Stunden vor dem Prüfungszeitpunkt möglich. Bei Fernbleiben von einer Prüfung ohne Abmeldung erfolgt eine Sperre gemäß den Satzungen der Universität.

Proseminar

*** WARNING: Work in Progress ***

Fragen und Diskussionen

Für Fragen und Diskussionen (auch unter den Studierenden) steht der Slack Channel #nsdb-ps-2021ss zur Verfügung.

Abhaltemodus

Im Proseminar wird über das Semester hinweg an einem praktischen Programmier-Projekt gearbeitet. Die Bearbeitung erfolgt in Gruppen zu je 3 Personen. Zu Beginn wählt jede Gruppe ein Datenbanksystem aus und definiert eine passende Applikation. Die Programmiersprache kann frei gewählt werden. Als Datenbanksystem muss ein System gewählt werden, das nicht zu den traditionellen relationalen Datenbanksystemen (wie bspw. PostgreSQL) gezählt wird. Das inkludiert Systeme aus den NoSQL- und NewSQL-Bewegungen sowie verteilte Frameworks für sehr große Datenmengen (bspw. Apache Spark).

Während des Semesters wird es drei Checkpoints (Meilensteine) geben. Zu Checkpoints 1 und 2 erstellen die Studierenden einen Bericht (in LaTeX verfasst), der eine Ergebnis-Zusammenfassung des jeweiligen Checkpoints darstellt. Für jeden Bericht werden die wichtigsten Punkte/Fragen vordefiniert, die zu bearbeiten sind. Am Ende des Semesters präsentiert jede Gruppe ihr fertiges Projekt (Checkpoint 3) via Video-Konferenz.

Für jeden Checkpoint werden die Beurteilungskriterien im Voraus festgelegt, siehe auch Bewertung für Details zur Benotung.

Checkpoint-Übersicht

Max. Punkte Deadline
Regulär + Bonus
1. Checkpoint 1 5 + 2 31.03.2021, 23:55
2. Checkpoint 2 10 + 1 17.05.2021, 23:55
3. Checkpoint 3 5 Präsentationen ab 07.06.2021

Zur Erstellung des Berichts zu Checkpoint 1 und 2 wird ein Template zur Verfügung gestellt, das verpflichtend zu verwenden ist.

Bericht

Abfassung

Bitte beachten Sie folgende Richtlinien bei der Abfassung des Berichts:

Abgabe eines Berichtes

Checkpoint 3: Präsentation

Als Abschluss der Lehrveranstaltung (Checkpoint 3) stellt jede Gruppe ihr Projekt in einer Präsentation mit Live-Demo vor (Video Konferenz).

Die Teilnahme an der Präsentation der eigenen Gruppe ist verpflichtend. Im Rahmen der Präsentation werden vom LV-Leiter Fragen gestellt. Die Präsentation wird bewertet. Nicht alle Teilnehmer der Gruppe erhalten notwendigerweise dieselbe Bewertung.

Details zu den Terminen und der Logistik werden rechtzeitig bekannt gegeben.

Ablauf der Präsentation

Bewertung

Pro Checkpoint gibt es eine vordefinierte Anzahl an Punkten, die sich aus regulären Punkten und Bonuspunkten zusammensetzt. Für die Gesamtbewertung werden die erreichten Punkte aller Checkpoints aufsummiert.

Bonuspunkte fließen erst ab einer Punktezahle von 10 regulären Punkten in die Gesamtbewertung ein, d.h. man kann mit Bonuspunkten eine positive Bewertung verbessern, jedoch nicht positiv werden.

Punkteintervall Note
≥ 19
1
[16..19)
2
[13..16)
3
[10..13)
4
< 10
5

Unterlagen

Um einen schnelleren Überblick über die verfügbaren Nicht-Standard Datenbanksysteme (im Kontext dieser Lehrveranstaltung) zu erhalten, stellen wir eine kurzes Survey als PDF zur Verfügung: Overview on non-standard database systems

Im Folgenden finden Sie eine Liste von vorgeschlagenen Unterlagen, die die Bearbeitung der Checkpoints erleichtern sollen. Das Studium der Unterlagen ist optional. Die Liste stellt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Literatur

7D7W — Seven Databases in Seven Weeks: A Guide to Modern Databases and the NoSQL Movement
Redmond and Wilson. Seven Databases in Seven Weeks: A Guide to Modern Databases and the NoSQL Movement. The Pragmatic Bookshelf, 2012.
ADM — Advanced Data Management
Wiese. Advanced Data Management. de Gruyter / Oldenbourg, 2015.
FDB — Fundamentals of Database Systems (7th Edition)
Kapitel 23, 24 und 25. Elmasri and Navathe. Fundamentals of Database Systems (7th Edition). Pearson, 2016.

Papers

Empfohlene Papers sind markiert.

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