Modul 321 Alle Aufgaben

Aufgabe 7: Datenbanken im Umfeld verteilter Systeme

Ausgangslage

In Woche 4 haben Sie mit TrackZilla das Muster Database per Service kennengelernt: Jeder Microservice besitzt seine eigene Datenbank, und es gibt keine Fremdschlüssel über Service-Grenzen hinweg. Offen geblieben ist die Frage: Welche Datenbank passt zu welchem Service?

In dieser Aufgabe vergleichen Sie beide Systeme praktisch:

1. Eine relationale Datenbank mit festem Schema, Transaktionen und Fremdschlüsseln (PostgreSQL).
2. Eine dokumentorientierte NoSQL-Datenbank mit flexiblem Schema (MongoDB).

Sie modellieren denselben Domänenausschnitt in beiden Systemen, vergleichen das Verhalten und treffen danach einen begründeten Entscheid. Die Datenhaltung gehört zum Stoff der schriftlichen Prüfung 1 in Woche 9; Woche 8 ist für die Vorbereitung reserviert.

• Zeitbedarf: 2 Lektionen
• Hilfsmittel: Docker, Terminal, PostgreSQL-Client psql, MongoDB-Shell mongosh
• Methode/Sozialform: Partnerarbeit

Kompetenzbezug (Kompetenzmatrix Modul 321, Band B)

• B1G: Ich kann die Anforderungen an die Datenhaltung in verteilten Systemen erklären.
• B1F: Ich kann Datenmanagement-Systeme in verteilten Systemen einsetzen.
• B1E: Ich kann ein geeignetes Datenmanagement-System auswählen.

Material & Werkzeuge

• PostgreSQL (Docker-Image postgres, Zugriff mit psql)
• MongoDB (Docker-Image mongo, Zugriff mit mongosh)
• Optional als zweite relationale Variante: MariaDB (Docker-Image mariadb)
• Später im Modul: Spring Data JPA für relationale Datenbanken, Spring Data MongoDB für Dokumente.

Vorgehen

Teil 1: Beide Datenbanken starten

# Relationale Datenbank (PostgreSQL)
docker run --name pg-tickets -e POSTGRES_PASSWORD=secret -e POSTGRES_DB=tickets -p 5432:5432 -d postgres:16
docker exec -it pg-tickets psql -U postgres -d tickets

# Dokument-Datenbank (MongoDB)
docker run --name mongo-tickets -p 27017:27017 -d mongo:7
docker exec -it mongo-tickets mongosh

Teil 2: Denselben Domänenausschnitt modellieren

Domäne: ein Ticket-Service mit Tickets und Kommentaren.

Relational (PostgreSQL):

CREATE TABLE tickets (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  title TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL
);

CREATE TABLE comments (
  id SERIAL PRIMARY KEY,
  ticket_id INT NOT NULL REFERENCES tickets(id) ON DELETE CASCADE,
  body TEXT NOT NULL
);

Dokumentorientiert (MongoDB):

db.tickets.insertOne({
  title: "Login schlägt fehl",
  status: "open",
  comments: [ { body: "Tritt nur mit SSO auf", author: "anna" } ]
})

Teil 3: Abfragen und Verhalten vergleichen

1. Fügen Sie in beiden Systemen Daten ein und lesen Sie sie wieder aus.
2. Testen Sie in PostgreSQL die Fremdschlüssel-Regel: ein Kommentar ohne gültiges Ticket wird abgewiesen.
3. Schreiben Sie eine JOIN-Abfrage, die Tickets mit ihren Kommentaren ausgibt.
4. Schreiben Sie in MongoDB eine Abfrage auf ein verschachteltes Feld: db.tickets.find({ "comments.author": "anna" }).
5. Service-Grenze: Der users-Service besitzt eine eigene Datenbank. Versuchen Sie, in Ihrer Ticket-Datenbank einen Fremdschlüssel auf dessen users-Tabelle zu setzen, und erklären Sie, warum das im verteilten System nicht funktioniert.

Teil 4: Vergleichsmatrix

Teil 5: Entscheid und Begründung

Wählen Sie für den Ticket-Service ein System und begründen Sie Ihre Wahl in 3 bis 5 Sätzen anhand der Matrix. Nennen Sie mindestens zwei Gründe und einen Nachteil Ihrer Wahl.

Abgabe

1. Code: SQL-Skript und MongoDB-Befehle (oder Screenshots der Ausführung).
2. Matrix: die ausgefüllte Vergleichsmatrix.
3. Entscheid: die begründete Wahl für den Ticket-Service.
4. Prüfungsfrage: Wann relational, wann NoSQL? Notieren Sie fünf Stichpunkte.

Checkliste

• Beide Datenbanken laufen in Docker und sind erreichbar

• Domäne in beiden Systemen modelliert

• Fremdschlüssel-Regel und JOIN in PostgreSQL getestet

• Verschachtelte Abfrage in MongoDB getestet

• Vergleichsmatrix vollständig ausgefüllt

• Entscheid mit Begründung formuliert