Microsoft SQL Server

Was ist Microsoft SQL Server?

Microsoft SQL Server ist ein relationales Datenbankmanagementsystem (RDBMS), das eine Vielzahl von Transaktionsverarbeitungs-, Business-Intelligence- und Analyseanwendungen in Enterprise-IT-Umgebungen unterstützt. Microsoft SQL Server ist neben Oracle Database und IBM DB2 eine der führenden Datenbanktechnologien.

Wie andere RDBMS-Anwendungen baut Microsoft SQL Server auf SQL auf, einer standardisierten Programmiersprache, die Datenbankadministratoren (DBAs) und andere IT-Experten zur Verwaltung von Datenbanken und zur Abfrage der darin enthaltenen Daten verwenden.

SQL Server ist an Transact-SQL (T-SQL) gebunden, eine SQL-Implementierung von Microsoft, die der Standardsprache eine Reihe von proprietären Programmiererweiterungen hinzufügt.

Wie funktioniert Microsoft SQL Server?

Wie andere RDBMS-Technologien ist SQL Server in erster Linie um eine zeilenbasierte Tabellenstruktur herum aufgebaut, die verwandte Datenelemente in verschiedenen Tabellen miteinander verbindet, wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, Daten an mehreren Stellen innerhalb einer Datenbank redundant zu speichern.

Das relationale Modell bietet referentielle Integrität und andere Integritätseinschränkungen zur Einhaltung der Datengenauigkeit. Diese sind Teil der Prinzipien Atomarität, Konsistenz, Isolation und Dauerhaftigkeit, die gemeinsam als AKID- beziehungsweise ACID-Eigenschaften bezeichnet werden. Sie sollen garantieren, dass Datenbanktransaktionen zuverlässig verarbeitet werden.

Die Kernkomponente von Microsoft SQL Server ist die SQL Server Database Engine, die die Datenspeicherung, -verarbeitung und -sicherheit steuert. Sie umfasst eine relationale Engine, die Befehle und Abfragen verarbeitet, und eine Storage Engine, die Datenbankdateien, Tabellen, Seiten, Indizes, Datenpuffer und Transaktionen verwaltet. Stored Procedures, Trigger, Views und andere Datenbankobjekte werden ebenfalls von der Database Engine erstellt und ausgeführt.

Unterhalb der Database Engine befindet sich das SQL Server Operating System (SQLOS). SQLOS übernimmt Funktionen wie Speicher- und I/O-Management, Job Scheduling und das Sperren von Daten, um widersprüchliche Aktualisierungen zu vermeiden.

Eine Netzwerkschnittstellenschicht befindet sich über der Database Engine und verwendet das Microsoft-Protokoll Tabular Data Stream, um die Anfrage- und Antwort-Interaktionen mit den Datenbankservern zu erleichtern. Auf Benutzerebene schreiben SQL-Server-DBAs und Entwickler T-SQL-Anweisungen, um unter anderem Datenbankstrukturen aufzubauen und zu modifizieren, Daten zu manipulieren, Sicherheitsvorkehrungen zu implementieren und Datenbanken zu sichern.

Welche Versionen von Microsoft SQL Server gab und gibt es?

Zwischen 1995 und 2016 veröffentlichte Microsoft zehn Versionen von SQL Server. Die frühen Versionen zielten in erster Linie auf Abteilungs- und Arbeitsgruppenanwendungen ab. Microsoft erweiterte die Fähigkeiten von SQL Server aber in den folgenden Versionen und machte die Anwendung zu einem relationalen DBMS für Unternehmen, das mit Oracle Database, DB2 und anderen High-End-Datenbankanwendungen konkurriert.

Im Laufe der Jahre hat Microsoft verschiedene Datenmanagement- und Datenanalyse-Tools in SQL Server integriert und Funktionen zur Unterstützung neuer Technologien, einschließlich Web, Cloud Computing und Mobilgeräte, eingeführt.

Derzeit bietet Microsoft SQL Server in den folgenden Versionen mit unterschiedlichen Funktionen und Möglichkeiten an. Jede Version wurde entwickelt, um die individuellen Leistungs-, Laufzeit- und Preisanforderungen verschiedener Organisationen zu erfüllen, und erfordert die Installation unterschiedlicher SQL Server-Komponenten:

• SQL Server 2016
• SQL Server 2017
• SQL Server 2019
• SQL Server 2022

Microsoft SQL Server 2012

Zu den früheren Versionen gehörten SQL Server 2005, SQL Server 2008 und SQL Server 2008 R2. Als nächste Editionen folgten SQL Server 2012 und SQL Server 2014. SQL Server 2012 bot unter anderem erstmals Columnstore-Indizes, die zum Speichern von Daten in einem spaltenorientierten Format für Data-Warehousing- und Analyseanwendungen verwendet werden können, und AlwaysOn Availability Groups, eine Hochverfügbarkeits- und Disaster-Recovery-Technologie. (Microsoft änderte die Schreibweise mit SQL Server 2016 in Always On Availability Groups). Im Juli 2022 stellte Microsoft den Support für SQL Server 2012 ein.

Microsoft SQL Server 2014

In SQL Server 2014 fügte Microsoft dem DBMS In-Memory-OLTP hinzu, mit dem Benutzer Online Transaction Processing (OLTP) für Daten ausführen können, die in In-Memory-optimierten Tabellen gespeichert sind. Ein weiteres neues Feature in SQL Server 2014 war die Pufferpool-Erweiterung, die den Pufferpool-Cache von SQL Server mit einem Solid-State Drive (SSD) integriert – ein Feature zur Steigerung des I/O-Durchsatzes durch die Auslagerung von Daten von herkömmlichen Festplatten auf SSDs.

Microsoft SQL Server 2016

Microsoft SQL Server 2016 wurde als Teil einer Mobile First, Cloud First-Strategie entwickelt, die Microsoft zwei Jahre zuvor eingeführt hatte. Unter anderem fügte SQL Server 2016 neue Funktionen für die Leistungsoptimierung, Echtzeit-Betriebsanalysen sowie Datenvisualisierung und Berichterstellung auf Mobilgeräten hinzu, sowie Hybrid-Cloud-Unterstützung, die es Datenbankadministratoren (DBA) ermöglicht, Datenbanken auf einer Kombination aus lokalen Systemen und Public-Cloud-Diensten zu betreiben, um die IT-Kosten zu senken. SQL Server Stretch Database beispielsweise verschiebt Daten, auf die nur selten zugegriffen wird, von lokalen Speichergeräten in die Microsoft Azure-Cloud, wobei die Daten bei Bedarf für Abfragen verfügbar bleiben.

SQL Server 2016 hat auch die Unterstützung für Big-Data-Analysen und andere Advanced-Analytics-Anwendungen durch die SQL Server R Services verbessert, die es dem DBMS ermöglicht, in der Open-Source-Programmiersprache R geschriebene Analyseanwendungen auszuführen. Das neue Feature PolyBase ermöglicht es Anwendern, auf Daten zuzugreifen, die in Hadoop-Clustern oder Azure Blob Storage für die Analyse gespeichert sind.

SQL Server 2016 ist die erste Version des DBMS, die ausschließlich auf 64-Bit-Servern ausgeführt wird. Darüber hinaus wurde die Option hinzugefügt, SQL Server in Docker-Containern auszuführen, eine Virtualisierungstechnologie, die Anwendungen auf einem gemeinsam genutzten Betriebssystem voneinander isoliert.

Microsoft SQL Server 2017

Microsoft SQL Server lief mehr als 20 Jahre lang ausschließlich unter Windows. Doch im Jahr 2016 plante Microsoft, das DBMS auch für Linux zur Verfügung zu stellen, beginnend mit einer neuen Version, die im November 2016 als Preview veröffentlicht wurde und zunächst den Namen SQL Server vNext trug. Später wurde das Update formell SQL Server 2017 genannt, und im Oktober desselben Jahres allgemein verfügbar gemacht.

Durch die Unterstützung für Linux wurde die Datenbankplattform auf ein in Unternehmen übliches Open-Source-Betriebssystem umgestellt, was Microsoft die Möglichkeit bietet, bei Kunden, die kein Windows verwenden oder gemischte Serverumgebungen haben, Fuß zu fassen. SQL Server 2017 erweiterte auch die in der Vorgängerversion für Windows-Systeme hinzugefügte Docker-Unterstützung auf Linux-Container.

Ein weiteres Merkmal von SQL Server 2017 ist die Unterstützung der Programmiersprache Python, einer Open-Source-Sprache, die in Analyseanwendungen weit verbreitet ist. Mit dieser Ergänzung wurden die SQL Server R Services in Machine Learning Services (In-Database) umbenannt und erweitert, um sowohl R- als auch Python-Anwendungen ausführen zu können. Ursprünglich sind das Machine Learning Toolkit und eine Vielzahl anderer Funktionen nur in der Windows-Version der Datenbanksoftware verfügbar, wobei unter Linux ein begrenzterer Funktionsumfang unterstützt wird.

Microsoft SQL Server 2019

SQL Server 2019 ermöglicht es Anwendern, SQL Server, Hadoop Distributed File System und Apache Spark-Container mithilfe einer neuen Big Data Cluster-Funktion zu verbinden. SQL Server 2019 führte auch die Erstellung von Columnstore-Indizes, Rebuilds und statische Datenmaskierung ein. Neu war auch die beschleunigte Datenwiederherstellung, die eine Redo-Phase in der ältesten Page-Log-Sequenznummer durchführt und rückgängig macht. Dies geschieht beispielsweise in dem Szenario, in dem der Benutzer eine Anwendung schließt, die über einen längeren Zeitraum lief, sodass der Benutzer nicht lange warten muss, bis die Anwendung geschlossen wird.

Always On-Verfügbarkeitsgruppen, die in SQL Server 2012 verfügbar sind, wurden geändert, um die Verwaltung von Verfügbarkeitsgruppen zu vereinfachen. Dadurch wurde die Unterstützung für MSDB- und Master-System-Datenbanken hinzugefügt. Zu den weiteren Änderungen an den Funktionen gehören die Erweiterung der Operationen, die Benutzer mit Always Encrypted-Daten durchführen können, zusätzliche PolyBase-Konnektoren für SQL Server, Oracle, MongoDB und Teradata, zusätzliche Optionen für persistenten Speicher für die Speicherung und Verbesserungen bei der Abfrageverarbeitung.

Microsoft SQL Server 2022

SQL Server 2022 (16.x) ist die neueste Ausgabe von SQL Server. Eine bemerkenswerte neue Funktion ist Datenvirtualisierung, die es Anwendern erlaubt, verschiedene Datentypen auf verschiedenen Arten von Datenquellen von SQL Server aus abzufragen.

Darüber hinaus hat Microsoft seine SQL Server Analysis Services in SQL Server 2022 aktualisiert. Diese Aktualisierungen umfassen:

• Verbesserung des Verschlüsselungsalgorithmus für Schema-Schreiboperationen.
• Optimierung des Ausführungsplans für horizontale Fusion-Abfragen, um die Anzahl der für die Rückgabe von Ergebnissen erforderlichen Datenquellenabfragen zu verringern.
• Parallele Ausführungspläne zur Analyse von Data Analysis Expressions-Abfragen gegen eine DirectQuery-Datenquelle und parallele Ausführung unabhängiger Storage-Engine-Operationen gegen die Datenquelle.

SQL Server 2022 unterstützt jetzt auch Power BI-Modelle mit DirectQuery-Verbindungen zu den Analysis Services-Modellen.

Einige andere neue Funktionen, die in SQL Server 2022 eingeführt wurden, sind

• Fast-Echtzeit-Analysen über Betriebsdaten mit Azure Synapse Link für SQL.
• Integration von Objektspeichern in die Datenplattform.
• Zwei Arten von Verfügbarkeitsgruppen: Always On und Distributed.
• Integration mit Microsoft Defender for Cloud Apps zum besseren Schutz von SQL-Servern.
• Microsoft Entra-Authentifizierung für eine sichere Verbindung zu SQL Server.
• Granulare Zugriffskontrollberechtigungen und integrierte Serverrollen zur Einhaltung des Prinzips der minimalen Rechtevergabe (POLP).
• Aktualisierungen zur Verbesserung der Leistung, wie zum Beispiel Unterstützung von System Page Latch Concurrency, Buffer Pool Parallel Scan, verbesserte Columnstore-Segmenteliminierung, Thread-Management und reduzierte Pufferpool-E/A-Promotions.
• Intelligente Abfrageverarbeitungsfunktionen zur Verbesserung der Leistung bestehender Workloads.
• Vereinfachte Verwaltung mit Azure-Erweiterungen, Serverspeicherberechnungen und -empfehlungen, Unterstützung von Snapshot-Backups, XML-Komprimierung und asynchroner automatischer Update-Statistiken mit Gleichzeitigkeit.

Außerdem können Benutzer mit SQL Server 2022 auf zahlreiche Tools zugreifen, darunter:

• Azure Data Studio
• SQL Server Management Studio (SSMS)
• SqlPackage
• Visual Studio Code

Um diese Features und Tools zu installieren, müssen Benutzer bei der Installation von SQL Server die Seite Hinzufügen von Funktionen des SQL Server Installations-Assistenten verwenden.

Microsoft bündelt auch eine Vielzahl von Datenmanagement-, BI- und Analyse-Tools mit SQL Server. Zusätzlich zu den R Services und den Machine Learning Services, die erstmals in SQL Server 2016 erschienen sind, umfassen die Datenanalyseangebote SQL Server Analysis Services, eine analytische Engine, die Daten für die Verwendung in BI- und Datenvisualisierungsanwendungen verarbeitet, und SQL Server Reporting Services, die die Erstellung und Bereitstellung von BI-Berichten unterstützt.

Im Bereich der Datenverwaltung umfasst Microsoft SQL Server die SQL Server Integration Services, SQL Server Data Quality Services und SQL Server Master Data Services. Mit dem DBMS werden auch zwei Toolsets für DBAs und Entwickler mitgeliefert: SQL Server Data Tools für die Entwicklung von Datenbanken und SQL Server Management Studio für die Bereitstellung, Überwachung und Verwaltung von Datenbanken.

Welche Editionen gibt es von Microsoft SQL Server?

Für die derzeit verfügbaren SQL Server-Versionen – 2016, 2017, 2019 und 2022 – bietet Microsoft verschiedene Editionen an, die Benutzer je nach ihren Anforderungen auswählen können:

• Enterprise. Diese Version bietet umfassende High-End-Funktionen für Rechenzentren und ist das Premium-Angebot von SQL Server.
• Standard. Die Standard-Edition bietet grundlegende Datenmanagement- und BI-Datenbanken für kleine Unternehmen oder einzelne Abteilungen.
• Web. Diese Version von SQL Server ist eine kostengünstige Option für Webhoster und Web-Provider.
• Entwickler. Mit dieser Edition können Entwickler Anwendungen auf der Grundlage von SQL Server erstellen und testen.

Zusätzlich zu den oben genannten Versionen bietet Microsoft eine Express-Edition von SQL Server zum Erlernen und Erstellen von datengesteuerten Desktop- und Small-Server-Anwendungen an. Diese Edition ist für Einsteiger gedacht und ist kostenlos erhältlich.

Schließlich bietet Microsoft eine Evaluierungs-Edition für einen 180-tägigen Testzeitraum an.

Mit der Veröffentlichung von SQL Server 2016 Service Pack 1 (SP1) Ende 2016 hat Microsoft jedoch einige der Funktionen, die zuvor auf die Enterprise-Edition beschränkt waren, auch in der Standard- und Express-Edition verfügbar gemacht. Dazu gehörten In-Memory OLTP, PolyBase, Columnstore-Indizes, Partitionierung, Datenkomprimierung und Funktionen zur Erfassung von Änderungsdaten für Data Warehouses sowie verschiedene Sicherheitsfunktionen. Darüber hinaus hat das Unternehmen mit SQL Server 2016 SP1 ein konsistentes Programmiermodell für die verschiedenen Editionen eingeführt, das die Skalierung von Anwendungen von einer Edition auf eine andere erleichtert.

Wie lässt sich Microsoft SQL Server mit Microsoft Azure integrieren?

SQL Server kann auf einer Azure Virtual Machine oder einer anderen VM-Plattform implementiert werden. Mit SQL Server auf Azure Virtual Machines können Benutzer die Vollversion von SQL Server in der Cloud nutzen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Hardware On-Premises zu verwalten.

SQL Server kann auch in eine Reihe anderer Azure-Dienste integriert werden, zum Beispiel in Azure Arc zur Vereinfachung von Governance und Management und in Azure Kubernetes Service zur Bereitstellung und Verwaltung von Container-Clustern. Es ist auch möglich, eine von Azure Arc aktivierte SQL Managed Instance auf einer bevorzugten Kubernetes-Infrastruktur einzurichten, was die Verwaltung des Dienstes in Azure erleichtert, während die Daten am bevorzugten Standort des Benutzers gespeichert werden.

Welche Sicherheitsfunktionen bietet Microsoft SQL Server?

Zu den erweiterten Sicherheitsfunktionen, die in allen Editionen von Microsoft SQL Server ab SQL Server 2016 SP1 unterstützt werden, gehören drei Technologien: Always Encrypted, mit der Benutzer verschlüsselte Daten aktualisieren können, ohne sie entschlüsseln zu müssen; Sicherheit auf Zeilenebene, mit der der Datenzugriff auf Zeilenebene in Datenbanktabellen kontrolliert werden kann; und dynamische Datenmaskierung, die automatisch Elemente sensibler Daten vor Benutzern ohne volle Zugriffsrechte verbirgt.

Zu den weiteren Sicherheitsfunktionen von SQL Server gehören die transparente Datenverschlüsselung, mit der Datendateien in Datenbanken verschlüsselt werden, und die fein abgestufte Prüfung, die detaillierte Informationen über die Datenbanknutzung für die Berichterstattung über die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sammelt. Microsoft unterstützt auch das Transport Layer Security-Protokoll zur Sicherung der Kommunikation zwischen SQL Server-Clients und Datenbankservern.

Die meisten dieser Tools und die anderen Funktionen von Microsoft SQL Server werden auch von Azure SQL Database unterstützt, einem Cloud-Datenbankdienst, der auf SQL Server Database Engine aufbaut. Alternativ können Nutzer SQL Server direkt auf Azure über SQL Server on Azure Virtual Machines ausführen; dabei wird das DBMS in Windows Server VMs konfiguriert, die auf Azure laufen. Das VM-Angebot ist für die Migration oder Erweiterung von lokalen SQL Server-Anwendungen in die Cloud optimiert, während Azure SQL Database für den Einsatz in neuen Cloud-Anwendungen konzipiert ist.

In der Cloud bietet Microsoft auch Azure Synapse Analytics an, einen Data-Warehousing-Dienst, der auf einer MPP-Implementierung (Massively Parallel Processing) von SQL Server basiert. Die MPP-Version, die ursprünglich ein eigenständiges Produkt mit dem Namen SQL Server Parallel Data Warehouse war, ist auch für den Einsatz On-Premises als Teil des Microsoft Analytics Platform System verfügbar, das es mit PolyBase und anderen Big-Data-Technologien kombiniert.

Alle Editionen von Microsoft SQL Server enthalten erweiterte Sicherheitsfunktionen für Authentifizierung, Autorisierung und Verschlüsselung. Die Authentifizierung dient dazu, zu bestätigen, wer ein Benutzer ist und wird von Windows, SQL Server und Microsoft Entra ID durchgeführt.

Die Autorisierung bestätigt, was der Benutzer tun darf. SQL Server enthält Autorisierungsfunktionen für die Gewährung, den Entzug und die Verweigerung von Berechtigungen, um die Sicherheit nach Rollen festzulegen und den Datenzugriff auf ausgewählte Datenelemente zu beschränken.

Die Verschlüsselungsfunktionen von SQL Server ermöglichen es Benutzern, geheime Daten sicher zu speichern. Dateien und Quellen können verschlüsselt werden, und die Verschlüsselung kann mittels Zertifikat, symmetrischem Schlüssel, asymmetrischem Schlüssel und Passphrase erfolgen.

Weitere bemerkenswerte Sicherheitsfunktionen in SQL Server sind

• Firewall-Schutz
• Automatisiertes Auditing
• Benutzerdefinierte Trigger-basierte Prüfung

Welche Entwicklung nahm Microsoft SQL Server?

Der ursprüngliche SQL-Server-Code wurde in den 1980er Jahren von Sybase entwickelt, das heute zu SAP gehört. Das Unternehmen hat die Software ursprünglich für Unix-Systeme und Minicomputer-Plattformen entwickelt. Sybase, Microsoft und die Ashton-Tate Corporation, damals der führende Anbieter von PC-Datenbanken, schlossen sich zusammen, um die erste Version von Microsoft SQL Server zu erstellen, die für das Betriebssystem OS/2 konzipiert und 1989 veröffentlicht wurde.

Ashton-Tate verabschiedete sich allerdings anschließend aus dem Projekt. Microsoft und Sybase setzten ihre Partnerschaft bis 1994 fort, als Microsoft die gesamte Entwicklung und Vermarktung von SQL Server für seine eigenen Betriebssysteme übernahm.

Im Jahr zuvor, als sich die Beziehung zu Sybase aufzulösen begann, stellte Microsoft die Software auch auf dem neu veröffentlichten Windows NT zur Verfügung, nachdem die 16-Bit-OS/2-Codebasis modifiziert worden war, um eine 32-Bit-Implementierung mit zusätzlichen Funktionen zu schaffen. Der Schwerpunkt lag auf dem künftigen Windows-Code. 1996 benannte Sybase seine Version in Adaptive Server Enterprise um und überließ den Namen SQL Server Microsoft.