Diese Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich Informatik der Universitat Kaiserslautern. Dort beschaftigte ich mich im Rahmen des vom BMFT und der Siemens AG geforderten Projekts "Zuverlassig­ keit und Kosten von Sicherungs- und Recovery-Techniken bei integrierten DB/OC-Sy­ stemen einschlie~lich Konsistenzprufung und Revisionsunterstutzung" mit den Themen Leistungsanalyse von Speicherungsstrukturen in Datenbanksystemen, Leistungsmessung und -bewertung in DB/OC-Systemen sowie Fehlertoleranz in Datenbanksystemen. Oem Leiter des Projekts, Herrn Prof. Dr. Theo Harder, mochte ich an dieser Stelle besonders fur die Anregung danken, mich mit dem Thema "Fehlererkennung und Fehlerbehandlung in Speicherungsstrukturen von Datenbanksystemen" zu beschaftigen, sowie fur viele Hinweise und Anmerkungen, die wesentlich zum Gelingen der vorliegenden Arbeit beigetragen haben. Herrn Prof. Dr. Jurgen Nehmer danke ich fur sein stets gezeigtes Interesse an dieser Arbeit sowie fur die Bereitschaft zur Ubernahme der zweiten Berichterstattung. Bei Herrn Dr. Andreas Reuter mochte ich mich fur zahlreiche Vorschlage und Anregungen bedanken, mit denen er mich an seinem umfangreichen Wissen aus dem Bereich der Datenbank-Recovery teilhaben lie~. Meinen Kollegen Peter Christmann, Horst Kinzinger, Klaus Meyer-Wegener, Bernhard Mitschang und Peter Peinl sowie meiner Kollegin Andrea Sikeler gilt mein Dank fur viele hilfreiche Gesprache und Diskussionen wahrend der Abfassung der Arbeit.

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InhaltsangabeInhaltsverzechnis.- 1. Einleitung.- 2. Stand der Wissenschaft.- 2.1 Einführung.- 2.2 Begriffsklärungen.- 2.3 Fehlervermeidung und Fehlertoleranz im Hardware-Bereich.- 2.4 FehlerVermeidung und Fehlertoleranz im Software-Bereich.- 2.5 Fehlererkennung und Fehlerbehandlung in Datenbanksystemen.- 2.5.1 Ein Schichtenmodell des DBS-Entwurfs.- 2.5.2 "Traditionelle" Fehlerbehandlung in Datenbanksystemen.- 2.5.3 Fehlererkennung für Inkonsistenzen in Datenbanken.- 2.5.4 Fehlerbehandlung für Inkonsistenzen in Datenbanken.- 2.5.5 Vorschläge für fehlertolerante Speieherungsstrukturen.- 2.6 Folgerungen aus dem Stand der Wissenschaft.- 3. Fehleranalyse und Fehlerklassifikation für physische Inkonsistenzen in Datenbanken.- 3.1 Fehler bzgl. der externen Speichermedien (Platten).- 3.2 Fehler bzgl. der peripheren Geräte und Verbindungen.- 3.3 Fehler im Zusammenhang mit der Zentraleinheit.- 3.4 Fehler infolge eines Betriebssystemfehlverhaltens.- 3.5 Fehler infolge eines DBVS-FehlVerhaltens.- 3.6 Typenbildung und Klassifikation.- 4. Verfahren zur Fehlererkennung.- 4.1 Fehlererkennung durch die Hardware und das Betriebssystem.- 4.2 Fehl er er kenn ung im Puf ferverwalter des DBVS.- 4.2.1 Verwendung von Schutzzonen zwischen Seiten im Puffer.- 4.2.2 Schutz von Seiten gegen unbeabsichtigtes Modifizieren.- 4.2.3 Benutzung von Seitenidentifikatoren und -typindikatoren.- 4.2.4 Weitere Prüfmöglichkeiten.- 4.3 Lokale Konsistenzprüfungen im Record-Manager und in der Zugriffspfadverwaltung.- 4.3.1 Zur Lösung des Sortierordnungsproblems.- 4.3.2 Zur Lösung des Freiplatzverwaltungsproblems.- 4.3.3 Zur Lösung des Satzadressierungsproblems.- 4.3.4 Sonstige Möglichkeiten zu lokalen Konsistenzprüfungen.- 4.4 Seitenübergreifende Konsistenzprüfungen für Hashtabeilen mit "separate chaining".- 4.4.1 Seitenformate und Verweisstrukturen.- 4.4.2 Operationen und ihre Zerlegung in Primitive.- 4.4.3 Fehlerklassifikation.- 4.4.4 Praktische Untersuchungen am Datenbanksystem UDS.- 4.4.5 Redundanzen und Verfahren zur Fehlererkennung.- 4.5 Seitenübergreifende Konsistenzprüfungen für B*-Bäume.- 4.5.1 Seitenformate und Verweisstrukturen.- 4.5.2 Operationen und ihre Zerlegung in Primitive.- 4.5.3 Fehlerklassifikation.- 4.5.4 Praktische Untersuchungen am Datenbanksystem UDS.- 4.5.5 Redundanzen und Verfahren zur Fehlererkennung.- 4.5.5.1 Erkennung von Verweisinkonsistenzen.- 4.5.5.2 Erkennung von Schlüsselwertinkonsistenzen.- 4.5.5.3 Zusammenfassung und Bewertung.- 5. Verfahren zur Fehlerbehandlung.- 5.1 Klassifikation zur "onLine"-Fehlerbehandlung.- 5.2 Grundlagen der Kostenbestimmung.- 5.2.1 Annahmen zur Datenbankgröße.- 5.2.2 Annahmen zu den Kosten für DB-Zugriffe.- 5.3 Spezielle Probleme der Fehlerbehandlung bei Slotdefekten.- 5.3.1 Umlagerung einer betroffenen Struktur.- 5.3.2 Verwendung von Extent-Tabellen und Invalid-Listen.- 5.4 Fehlerbehandlung bei vollständig zerstörten FPA- und DBTT-Seiten.- 5.4.1 Fehlerbehandlung für FPA-Zerstörungen.- 5.4.2 Fehlerbehandlung für DBTT-ZerStörungen.- 5.5 Probleme bei der Fortsetzung der DB-Verarbeitung mit komplett zerstörten Seiten in Hashtabellen und B*-Bäumen.- 5.6 Verfahren zur Fehlerkorrektur in Hashtabellen mit "separate chaining".- 5.6.1 Die GREEDY-Methode.- 5.6.2 Wiederherstellung fehlerfreier Uberlaufketten bei einzelnen Inkonsistenzen.- 5.7 Ein Verfahren zur Fehlerkorrektur in B*-Bäumen.- 6. Simulation von Hashtabellen und B*-Bäumen.- 6.1 Kostenmaße zur Bewertung des Verarbeitungsaufwands für Hashtabellen und B*-Bäume.- 6.2 Untersuchungen zu Hashtabellen mit "separate chaining".- 6.2.1 Die betrachteten Implementierungen.- 6.2.2 Einige Kostenüberlegungen.- 6.2.3 Simulationsreihen und -ergebnisse.- 6.3 Untersuchungen zu B*-Bäumen.- 6.3.1 Die betrachteten Implementierungen.- 6.3.2 Simulationsreihen und -ergebnisse.- 6.4 Zusammenfassende Bewertung der Simulationsergebnisse.- 7. Zusammenfassung und Ausblick.- Abbildungsverzeichnis.- Tabellenverzeichnis.- Abkürzungsverzeichnis.