Das Kapitel Technische Grundlagen und Erklärung von Begrifflichkeiten führt in das Thema Oracle Datenbanken ein und erläutert die wichtigsten Begrifflichkeiten. Zu Beginn erfolgt eine Erläuterung über eine relationale Datenbank im Allgemeinen und was diese spezifiziert. Des Weiteren wird das Wort Migration genau definiert und welche Teilschritte diese beinhaltet. Als nächstes wird der Aufbau einer relationalen Oracle Datenbank erklärt und erforderliche Grundkenntnisse, die für das Verständnis dieser Arbeit elementar sind, behandelt. Diese Grundkenntnisse beinhalten ebenfalls die Werkzeuge, die benutzt werden, um die Datenbank zu administrieren, wie zum Beispiel das von Oracle angebotene Sicherungswerkzeug für eine relationale Oracle Datenbank.
Eine relationale Datenbank basiert auf dem relationalen Datenmodell. In Datenbanksystemen werden Relationen als Verbindungen zwischen Mengen, die durch Tabellen abgebildet werden, dargestellt. Die Spalten werden als Attribute und die Zeilen als Tupel bezeichnet, wobei die Relation die Beziehung zwischen den Tupeln auf Basis des Attributs aufbaut. Jede Tabelle einer relationalen Datenbank enthält einen PK(Primärschlüssel). Dieser PK ist in jeder Tabelle einzigartig vorhanden und darf nicht doppelt verwendet werden. Die einfachste Implementierung ist beispielsweise die Verwendung von IDs oder ein inkrementelles Hinaufzählen. Neben dem PK existiert der FK(Fremdschlüssel). Der FK verweist auf den PK einer anderen Tabelle, wodurch es möglich ist, Beziehungen zwischen Tabellen aufzubauen und diese zu verknüpfen.[5] Ein weiteres Merkmal, dass eine Datenbank relational ist, ist die Einhaltung der AKID-Eigenschaften (Atomarität, Konsistenz, Isolation, Dauerhaftigkeit) für Transaktionen innerhalb der Datenbank. Eine Transaktion ist eine logische Einheit von Datenänderungen, die in einer Datenbank festgeschrieben werden. Die relationale Datenbank muss sicherstellen, dass jede Transaktion „als kleinste, nicht mehr weiter zerlegbare Einheit behandelt wird, d.h. entweder werden alle Änderungen der Transaktion in der Datenbasis festgeschrieben oder gar keine.[6]. Das bedeutet, es wird überprüft, ob eine Transaktion vollständig durchgeführt und alle Datenänderungen in die Datenbank geschrieben wurden, ansonsten ist die Transaktion nicht gültig. Nach jeder Transaktion soll der Datenbestand konsistent sein, „Andernfalls wird sie komplett (siehe Atomarität) zurückgesetzt.[7]. Jede einzelne Transaktion muss von anderen Transaktionen isoliert werden. „Diese Eigenschaft verlangt, dass nebenläufig (parallel, gleichzeitig) ausgeführte Transaktionen sich nicht gegenseitig beeinflussen.[8]. Mehrere Schreibprozesse, die auf ein Attribut eines Datensatzes ausgeführt werden sollen, dürfen sich nicht gegenseitig beeinflussen. Realisiert wird dies, indem diese nicht parallel, sondern hintereinander abgearbeitet werden. Als Letztes soll die Datenbank Dauerhaftigkeit aufweisen: „Die Wirkung einer erfolgreich abgeschlossenen Transaktion bleibt dauerhaft in der Datenbank erhalten.[9]. Selbst nach einem Systemabsturz darf die Datenbank keine Daten verlieren. Die nicht abgeschlossenen Transaktionen werden zurückgesetzt und müssen vom Anwender erneut gestartet werden, damit die Datenänderungen in die Datenbank festgeschrieben werden.
Um dieses Prinzip näher zu erläutern dient das Beispiel einer Überweisung zwischen zwei Kreditinstituten.
- Kreditinstitut A werden 100 Euro abgebucht
- Kreditinstitut B werden 100 Euro gutgeschrieben
- Kreditinstitut C
Atomarität:
„Würde das Geld von Kreditinstitut A zwar abgebucht werden, aber Kreditinstitut B in irgendeiner Form nicht erreichen, dann würde eine Verletzung der Atomarität vorliegen. Wird die Banküberweisung an irgendeiner Stellte gestoppt, wird der Vorgang rückgängig gemacht und die Überweisung wird zurückgewiesen.“[10]
Konsistenz:
„Wenn zwar die Überweisung von A nach B erfolgreich verlaufen ist, aber die Zuordnung zwischen Sender und Empfänger nicht der Wahrheit entspricht, z.B. A und C , so liegt eine Verletzung der Konsistenz vor. Nach jeder Transaktion muss die Integritätsprüfung erfolgen, damit die Gültigkeit der Daten in der Datenbank gewährleistet ist.“[11]
Isolation:
„Eine Überweisung darf nur als eine Transaktion erfolgen. Es dürfen keine parallelen Transaktionen zum Zeitpunkt der Überweisung von A nach B stattfinden. Sollen mehrere Banküberweisungen erfolgen, so wird die Transaktion in einer Warteschlange gespeichert und Schritt für Schritt abgearbeitet. Würde hier eine Parallelität stattfinden, so würde eine Verletzung der Isolation vorliegen.“[12]
Dauerhaftigkeit:
„Die Überweisung von A nach B muss auch noch nach Jahren oder beliebig vielen Systemabstürzen nachvollziehbar und dauerhaft gespeichert sein. Wird diese Regel nicht befolgt, so liegt eine Verletzung der Dauerhaftigkeit vor.“[13]
Als Migration bezeichnet man „das Migrieren von Daten, z.B. in ein anderes Betriebssystem[14]. Die Migration einer Datenbank beinhaltet die Replikation und den anschließenden Wechsel auf das Zielsystem. Replikation beschreibt in der Datenverarbeitung eine Vervielfältigung und Synchronisation von Daten. Es können einzelne Daten, Anwendungen, oder sogar ganze Betriebssysteme repliziert werden. Die Herausforderung einer Migration stellt die Nichtbeeinflussung des Betriebs dar. Der gesamte Vorgang muss entsprechend geplant und durchgeführt werden. Es kann die gesamte Datenbank migriert werden oder nur ein bestimmter Teil der Datenbank. Anschließend wird der komplette Betrieb inklusive den Anwendern auf die neue Umgebung geschwenkt. Es gibt verschiedene Arten einer Migration, die zu unterscheiden sind. Zum einen gibt es die homogene Migration und zum anderen die heterogene Migration. Die homogene Migration beschreibt eine blockidentische Kopie der Quelldatenbank. Dafür müssen beide Systeme die identischen Anforderungen aufweisen. Es muss das gleiche Betriebssystem verwendet werden und auch die identische Hardware. Da es sich um eine blockidentische Kopie der Datenbank handelt, schließt diese Tatsache eine Schemaintegration, also eine Transformation der Tabellen, aus. Ein Vorteil dieser Art ist die schnelle und effiziente Arbeitsweise, weil es keine Transformationen vorsieht und eine einfache Kopie durchgeführt werden kann. Neben der homogenen Datenbank besteht die Option eine heterogene Migrationsart zu verwenden. Diese Art der Migration sieht eine Schemaintegration vor, bzw. eine Migration in ein nicht identisches System. Üblicherweise wird hierfür eine Replikation verwendet, die sich an der logischen Struktur einer Datenbank orientiert. Diese wird im weiteren Verlauf der Arbeit näher beschrieben. Ein Vorteil der heterogenen Migration ist, dass während des Vorgangs eine Datenbereinigung und Strukturoptimierung, bzw. Reorganisation implementiert werden kann. Der Aufwand und die benötigte Durchführungszeit ist davon abhängig, wie unterschiedlich die Systeme zueinander sind und welche Reorganisationen realisiert werden sollen. Zu der Durchführung werden hier zwei verschiedene Verfahren weiter erläutert:
- Klassische Migration
- Migration mit minimaler Auszeit
Die klassische Migration ist die einfachste Form der Migration. Ihr einziges Ziel ist es, die Daten sauber in das neue System zu übertragen und im Anschluss auf dieses zu schwenken. Zu Beginn der Übertragung wird der Betrieb eingestellt, sodass dieser zu keiner Inkonsistenz führen kann, da keine neuen Daten während der Übertragung in die Datenbank festgeschrieben werden. Nach vollständiger Replikation werden alle Prozesse auf die neue Datenbank umgestellt, die anschließend hochgefahren werden kann. Der Nachteil dieser Migration ist, dass die Ausfallzeit sehr hoch ist, da während der gesamten Migration der Betrieb eingestellt ist.
Eine verbesserte Variante der klassischen Migration stellt die Migration mit minimaler Auszeit dar. Dieses Verfahren ist darauf konzipiert den Regelbetrieb so wenig wie möglich zu beeinflussen. Während der Übertragung der Daten ermöglicht diese Migration den Anwendern, weiter auf der alten Umgebung zu arbeiten, da bestimmte Methodiken angewandt werden, die nicht erfordern, dass der Betrieb eingestellt werden muss. Nur bei dem letzten Schritt, dem Schwenk, kommt es zu einer kurzen Auszeit, weil alle Prozesse neu konfiguriert werden müssen und während dieses Vorgangs keine neuen Daten festgeschrieben werden dürfen. Damit wird verhindert, dass Datenänderungen unkontrolliert in irgendeines der beiden Systeme transportiert werden. Die Migration mit minimaler Auszeit sorgt zwar dafür, dass der Regelbetrieb kaum beeinflusst wird, ist jedoch komplexer in der Planung, beziehungsweise Ausführung und der gesamte Vorgang nimmt mehr Zeit in Anspruch als eine klassische...
