Netzwerk-, hierarchische und (nicht-) relationale Datenbankmodelle im Vergleich

Was sind Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Netzwerk-, hierarchischen, relationalen und nicht-relationalen Datenbankmodellen?

Schauen wir uns zunächst den Begriff des Datenbankmodells an. Bei der Einführung eines Datenbanksystems muss man einen Realitätsausschnitt (zum Beispiel die Mitarbeiter eines Unternehmens) so abbilden, dass dieser Ausschnitt mit einem Datenbank-Management-System (DBMS) verwaltet werden kann.

Zwei Fragen sind hier entscheidend. Erstens: Was soll man beschreiben, also welche Objekte der Realwelt und welche Beziehungen zwischen den Objekten sind relevant? Und zweitens: Wie sollen die Objekte und Beziehungen dargestellt werden?

Antworten auf diese Fragen gibt das Datenbankmodell. Ein Datenbankmodell als theoretische Grundlage für ein Datenbanksystem bestimmt, auf welche Art und Weise Daten in einem Datenbanksystem gespeichert und manipuliert werden. Es definiert damit die Infrastruktur für ein bestimmtes Datenbanksystem.

Einige Konzepte, die beim Vergleich der Datenbankmodelle eine Rolle spielen, sind folgende:

• Unterstützung von 1:1 und 1:m-Beziehungen
• rekursive Beziehungen
• referenzielle Integrität
• Flexibilität für das Ändern von Daten und für Zugriffsanforderungen
• Zugriff auf Datensatztypen

Das hierarchische Modell unterscheidet sich grundsätzlich von den anderen Datenbankmodellen.

Beim hierarchischen Modell werden die Daten in einer festgelegten Hierarchie gespeichert. Jedes Unternehmen lässt sich beispielsweise in eine hierarchische Struktur abbilden, das aus Abteilungen und Mitarbeitern besteht. Damit lässt sich ein Baum konstruieren.

In dieser Baumstruktur bildet das Unternehmen die Wurzel, die sich in Abteilungen und diese wiederum in Mitarbeiter verzweigt. Um alle Mitarbeiter im Unternehmen zu erhalten, müsste man also den gesamten Baum durchlaufen. Das hierarchische Datenbankmodell existiert zwar auch heute noch, findet sich in der Regel aber nur noch in Legacy-Anwendungen.

Das Netzwerkdatenbankmodell war der erste Versuch, die Unzulänglichkeiten des hierarchischen Modells zu beseitigen. Im Netzwerkdatenbankmodell wird ein Netz aus Daten erzeugt, aus dem hervorgeht, wie die Daten miteinander in Beziehung stehen. Das Netzwerkdatenbankmodell wurde allerdings niemals wirklich übernommen und schließlich durch das relationale Modell ersetzt.

Das relationale Datenbankmodell hat sich als effizienteres und flexibeleres Datenbankmodell erwiesen und ist heute das meist verwendete Modell. Im Vergleich zu den anderen Modellen hat das relationale Datenbankmodell viele Vorteile, weshalb die beliebtesten Datenbanken, die heute im Einsatz sind, diese Methode verwenden.

Relationale Datenbanken basieren auf Relationen von Namen und zugehörigen Attributen. Die Relationen werden in Form zweidimensionaler Tabellen mit eindeutigen Bezeichnungen abgebildet. Jeder Datensatz ist eine Zeile (Tupel) in der Tabelle. Die Zeilen sind eindeutig über einen oder mehrere Primärschlüsssel identifizierbar. Die Attributswerte bilden die Spalten der Tabelle.

In den letzten Jahren kristallisierte sich mit nicht-relationalen Datenbanken ein weiteres Datenbankmodell heraus, dass der größer werdenden Datenmenge (Big Data) in Unternehmen Rechnung tragen soll. Vor allem NoSQL-Datenbanken (Not only SQL) wurden kreiiert, um weit verteilte, unstrukturierte Datenbestände bearbeiten und analysieren zu können. In den kommenden Jahren werden daher nicht-relationale Datenbanken aufgrund der steigenden Datenflut an Bedeutung gewinnen und mit relationalen Datenbanken in Konkurrenz treten.

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