Datenmodellierung in der Anwendungsentwicklung mit NoSQL-Datenbanken

NoSQL-Datenbanken sind gerade in der Webentwicklung zunehmend beliebt. Oft sind es die großen Datenmengen, die es zu verwalten gilt, mitunter sind diese Systeme aber auch wegen ihrer Schema-Flexibilität für agile Entwicklungsteams interessant. Indem viele NoSQL-Datenbanken keine Unterstützung für die Definition, Einhaltung und Wartung eines globalen Schemas bieten, verlagern sich klassische Aufgaben des Datenbankmanagementsystems in die Anwendungssoftware. Dieser Vortrag gibt einen Überblick über konkrete Herausforderungen, die sich in der Praxis beim Entwurf eines Datenmodells für Key-Valueund Dokumenten-Datenbanken ergeben. Dazu zählen eine Modellierung, die atomare Updates ermöglicht, das Vermeiden von Hot-Spot-Datenobjekten, wie sie durch hochfrequente, parallele Schreibzugriffe gegen dasselbe Objekt verursacht werden, sowie Strategien zum Umgang mit kontinuierlicher Schema-Evolution. Der Vortrag zeigt auf, dass gerade die Datenbank-Community mit ihrem Erfahrungsschatz im Schema-Management und ihrem breiten Fundus an formalen Methoden hier einen wertvollen Beitrag leisten kann. Während der letzten Jahrzehnte wurde die Architektur von Desktopund Webanwendungen nahezu ausnahmslos von relationaler Datenbanktechnologie dominiert. Es gibt jedoch Sparten, in denen NoSQL-Datenbanksysteme eine attraktive Alternative darstellen. Unter dem Begriff “NoSQL” tummelt sich mittlerweile ein bunter Zoo von Systemen. So sehr sich die einzelnen Produkte voneinander unterscheiden, so zeichnen sie sich typischerweise in den “3 Vs” aus: Volume, die Fähigkeit, auf große Datenmengen zu skalieren, Velocity, die Fähigkeit, laufend neu hinzukommende Datensätze zu verarbeiten, und Variety, die Fähigkeit, mit stark heterogenen Datenstrukturen zu arbeiten. Unabhängig davon, welches “V” letztlich bei der Entscheidung für eine NoSQL-Datenbank maßgeblich ist, stellen sich in der Anwendungsentwicklung gegen diese Systeme Herausforderungen, auf die das grundständige Informatikstudium oft nur ungenügend vorbereitet [ST14b]. Dieser Vortrag gibt einen Überblick über die gängigen Pain Points in der Datenmodellierung bei der Anwendungsentwicklung gegen NoSQL-Datenbanksysteme, wie etwa Key-Valueund Dokumenten-Datenbanken: • Transaktionen mit ACID-Verhalten sind in Systemen, die darauf ausgelegt sind, auf zehntausenden physischen Knoten verteilt zu laufen, nicht uneingeschränkt möglich. Naiv entwickelte Anwendungen zeigen daher oft Eventual Consistency-Effekte, welche zu erheblichen Irritationen bei den Anwendern führen können. So sind eben vollzogene Änderungen an Daten, z.B. nach Ausfüllen eines Formulars, womöglich nicht unmittelbar sichtbar.