Datenbanken
Täglich generieren & konsumieren Internetnutzer:innen unvorstellbare Datenmengen. Nachrichten auf Chat-Apps, Posts auf Social-Media, Beiträge in Foren und vieles mehr. Egal, woher die Daten stammen, auf welcher Plattform Sie generiert werden oder um welche Art von Daten es sich handelt, sie alle haben eines gemeinsam: Sie müssen irgendwo gespeichert werden.
Seit vielen Jahren wird diese Aufgabe von Datenbanken übernommen. Das Konzept der Datenbank als Informationsspeicher geht zurück in die 1960er Jahre, wo der damalige Technologie-Gigant IBM seine Datenbank IMS (Information Management System) publiziert. In den darauffolgenden Jahren wurden Jahr für Jahr immer grössere Datenmengen produziert (z.B. mit der Erfindung des Internets) und so haben sich Ansprüche an Datenbank-Systeme laufend verändert.
Das Ziel von Datenbank-Verwaltungssystemen (Database management system, DBMS) war jedoch stets dasselbe: Möglichst grosse Datenmengen sollen effizient gespeichert werden, schnell abrufbar und einfach zu bedienen sein.
Grundlage: Wie sind Apps & Webseiten aufgebaut?
Um die Rolle von Datenbanken im Internet verstehen zu können, wollen wir nur ganz kurz einen Blick hinter die Kulissen von TikTok und co. werfen. Wir tun das aus deiner Sicht: Der/dem Benutzer:in.
Du öffnest deine App und siehst, nach (hoffentlich) kurzer Ladezeit die ersten Inhalte. Diese waren jedoch einige Sekunden zuvor noch nicht auf deinem Handy. Sie wurden also über das Internet geladen.
Dafür zuständig ist ein Server. Viele Firmen betreiben mehrere, riesige Server-Zentren in verschiedenen Teilen der Welt. Diese sind oft strategisch verteilt um möglichst vielen Nutzenden einen geographisch nahen Server bieten zu können (denn grössere Distanz = längere Ladezeit). Dein Handy kommuniziert also beim öffnen der App mit dem Server. Dieser Entscheidet nun, welche Inhalte er dir senden soll. Wie er das tut, ist je nach App unterschiedlich:
- Vorschlag durch Algorithmus (z.B. TikTok, Instagram)
- Deine Nutzerdaten (z.B. ScoolTools)
- Suchvorschlag (z.B. Google)
- Und so weiter
Die Daten verwaltet der Server aber nicht selbstständig. Wie du nun hoffentlich schon korrekt vermutet hast, ist dafür die Datenbank zuständig. Diese läuft meistens auf nochmal einem anderen Computer in einem Datenzentrum. Der Server formuliert also nun die Daten-Abfrage (z.B. "gib mir die Nutzerdaten für Person XY") und bekommt dann hoffentlich die entsprechenden Werte, die er an dein Handy weiterleiten kann. Die Datenbank muss also extrem schnell, aus möglicherweise Millionen von Nutzerdaten, deine finden. Und genau darauf ist sie spezialisiert.
Warum Datenbanken?
Bevor wir uns den spannenden Details zuwenden mag es sich lohnen, kurz darüber nachzudenken, warum Datenbanken aus unserer modernen Informationsgesellschaft nicht mehr wegzudenken sind. Wir begeben uns dafür auf ein kleines Gedankenexperiment.
Strickotopia
Stell dir vor, du gründest dein eigenes Geschäft. Deine grosse Leidenschaft ist das Stricken und da du eine Marktlücke für Qualitäts-Strickware entdeckst, möchtest du einige deiner Kreationen nun verkaufen.
Du beginnst damit, deine Kreationen auf eine online Verkaufsplattform zu stellen und merkst schnell, dass die Idee funktioniert. Du verkaufst die erste Ladung schnell und kannst dich bald vor lauter Anfragen nicht mehr retten. Damit tauchen aber auch Probleme auf, die du so vorher noch nie hattest:
- Wie viel & welche Wolle habe ich noch?
- Was hat sich gut verkauft? Was weniger?
- Wie viel Zeit stecke ich in welche Produkte?
- Welches sind meine besten Kunden?
Du beginnst damit, all diese Dinge in einer Excel-Tabelle abzuspeichern. Damit erledigt sich das Thema fürs erste und du kannst dich in Ruhe und organisiert wieder dem Wachstum deines Geschäfts zuwenden.
Es vergehen einige Monate und dein Strick-Business boomt. Du musstest 2 Mitarbeitende anstellen um die Flut an Bestellungen bewältigen zu können und verkaufst nun über deine eigene Webseite. Eigentlich ein Grund zur Freude. Du bemerkst aber, dass du immer mehr Zeit für die Administration benötigst und weniger Zeit mit dem Kerngeschäft: Stricken. Deine Excel-Tabelle ist gewachsen. Es dauert nun einige Sekunden, bis die Tabelle vollständig geladen ist, auch auf deinem Top Computer. Du denkst ohnehin nicht gerne an die Tabelle, da sie dir Kopfschmerzen bereitet. Du hast sie in der Zwischenzeit 2 mal fast verloren und mit einem Update von Excel ist die Tabelle kaputtgegangen und du hast Tage gebraucht, um alles wieder herzustellen.
Das Problem: Dein gesamtes Geschäft hängt von dieser Tabelle ab: Kundendaten, Lagerbestände, Verkaufszahlen, Einnahmen, Ausgaben, Arbeitsstunden der Mitarbeitenden, ...
Ein weiteres halbes Jahr vergeht und dein Geschäft hat nun 10 Mitarbeitende, bedient tausende Kunden und versendet jeden Tag viele Bestellungen. Die ursprüngliche Excel-Tabelle lässt sich kaum mehr öffnen. Du hast sie darum in mehrere Tabellen aufgeteilt. Das hat mit dem öffnen geholfen, das Chaos ist aber nun erst recht ausgebrochen:
- Mehrere Mitarbeitende sind gleichzeitig in der gleichen Tabelle und überschreiben sich gegenseitig
- Viele Daten, die in Konflikt stehen. Niemand weiss, welcher Wert richtig ist.
- Jeden Tag machst du manuell ein Backup aus Angst, dass etwas verloren gehen könnte
- Du musstest einen Praktikanten anstellen, nur um die Bestellungen werden von Hand in der Tabelle zu erfassen
Paralleluniversum
In einem Paralleluniversum hast du eine Nichte, die sich etwas mit Informatik auskennt. Ganz zu Beginn deines Geschäfts bietet Sie dir an, dir ein Datenbanksystem zu installieren. Du zögerst, denn du findest das klingt zu kompliziert für deine Mini-Firma und hast Angst vor der Bedienung. Du lässt dich aber trotzdem überreden und bist nach einigen Tagen darüber überrascht, wie einfach dir die Bedienung schon fällt.
Einige Jahre später ist deine Firma international tätig und produziert nun tausende von Bestellungen täglich in mehreren Herstellungsstandorten. Das einzige, was noch an den Start deines Abenteuers erinnert, ist das Datenbanksystem deiner Nichte. Es kann problemlos mit den Anforderungen eines Unternehmens mithalten:
- Millionen von Bestellungen
- Tausende Kund:innen
- Viele Menschen lesen und schreiben gleichzeitig Daten, ohne etwas davon zu bemerken
- Jeden Tag werden automatisch Backups aller Daten gemacht
- Keine Firma kann ein Update machen, dass deine Datenbank zerstört
- Die Daten sind noch immer in windeseile verfügbar.
Fazit & Ausblick
Ich hoffe, dieser kleine Ausflug in die Welt des Unternehmer:innentums konnte dir etwas die Rolle von Datenbanksystemen aufzeigen. Datensammlungen sind aus unserer Gesellschaft nicht mehr wegzudenken:
- Forschungsdaten
- Kommerzielle Datensammlungen
- Inhalte für Soziale Medien & Streaming-Dienste
- Umfragen
- Archive (z.B. Wikipedia)
Datenbanksysteme lösen die Probleme, die im Umgang mit grossen Datenmengen auftreten. Im Unterricht werden wir uns, nicht ausschliesslich aber vor Allem, den folgenden Fragen rund um Datenbanken annehmen:
- Was bedeutet es, Daten effizient zu speichern?
- Wie können Daten sinnvoll strukturiert werden?
- Wie wird mit einer Datenbank interagiert?