8.2 Datenbankmodelle: Relationale vs. nicht-relationale Datenbanken

Diese beiden Modelle unterscheiden sich grundlegend in ihrer Struktur, Handhabung und den Anwendungsfällen.

Relationale Datenbanken basieren auf einem strukturierten Datenmodell, welches eine Organisation der Daten in Tabellenform vorsieht. Jede Tabelle ist in Zeilen (Datensätze) und Spalten (Felder) unterteilt, wobei die Daten durch Beziehungen miteinander verknüpft werden. Dieses Modell ermöglicht die Verwendung von SQL (Structured Query Language), um Daten zu manipulieren und abzurufen.

Die wesentlichen Charakteristika relationaler Datenbanken lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Datenintegrität: Relationale Datenbanken gewährleisten durch Constraints (Einschränkungen) und referentielle Integrität, dass die Daten konsistent und korrekt bleiben (vgl. Elmasri & Navathe, 2016).
2. Transaktionen: Sie unterstützen ACID-Eigenschaften (Atomicity, Consistency,
   Isolation, Durability), die sicherstellen, dass Datenbanktransaktionen zuverlässig und fehlerfrei durchgeführt werden.
3. Standardisierte Abfragesprache: SQL ist der Standard für das Abfragen und Verwalten von Daten, was eine einheitliche und effektive Interaktion mit der Datenbank ermöglicht (vgl. Connolly & Begg, 2020).

Beispiel einer relationalen Datenbank

Beispiele für relationale Datenbanksysteme sind, wie bereits erwähnt, MySQL, PostgreSQL und Oracle® Database.

Im Gegensatz zu den relationalen Datenbanken, die eine feste Struktur aufweisen, haben NoSQL-Datenbanken eine flexiblere Möglichkeit zur Speicherung und Verwaltung von Daten. Sie finden sich überwiegend bei der Verarbeitung unstrukturierter oder semi-strukturierter Daten, da diese in den typischen tabellarischen Formaten relationaler Datenbanken nur schwer untergebracht werden können.

Zu den Hauptmerkmalen nicht-relationaler Datenbanken zählen wir:

• Flexibilität: Diese Datenbanken ermöglichen es, verschiedene Datentypen zu speichern, ohne dass eine vorherige Definition von Strukturen erforderlich ist (vgl. Date, 2021). Dies ist besonders vorteilhaft in dynamischen Umgebungen, in denen sich die Anforderungen häufig ändern.
• Skalierbarkeit: Nicht-relationale Datenbanken sind in der Regel horizontal skalierbar, was bedeutet, dass sie durch Hinzufügen weiterer Server oder Knoten wachsen können. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen mit großen Datenmengen oder hohem Verkehrsaufkommen.
• Diverse Datenmodelle: Es gibt verschiedene Arten nicht-relationaler Datenbanken, darunter dokumentenorientierte Datenbanken (z.B. MongoDB®), schlüsselwertbasierte Stores (z.B. Redis®) und Graphdatenbanken (z.B. Neo4j®).
• Dokumentenstruktur: Jedes Produkt wird als Dokument gespeichert, das in einem flexiblen JSON-ähnlichen Format vorliegt. Das ermöglicht eine einfache und dynamische Datenstruktur.
• Hierarchische Daten: Die technischen Spezifikationen sind direkt im Dokument enthalten und können in verschiedenen Formaten vorliegen.
• Flexibilität: Neue Felder können problemlos hinzugefügt werden, ohne die gesamte Datenbankstruktur ändern zu müssen.

Ein Beispiel für einen Dateneintrag in einer nicht-relationalen Datenbank:

{

  “_id”: “1”,

  “name”: “Laptop”,

  “brand”: “Dell”,

  “price”: 899.99,

  “category”: “Elektronik”,

  “specs”: {

    “processor”: “Intel i7”,

    “ram”: “16GB”,

    “storage”: “512GB SSD”

  },

  “inStock”: true

}