OLTP: Was ist Online Transaction Processing?

Das Online Transaction Processing (kurz: OLTP) beschreibt die gleichzeitige Verarbeitung von mehreren sogenannten Transaktionen. Zu den Transaktionen zählen beispielsweise Abhebungen am Geldautomaten, Online-Banking oder Umsätze im E-Commerce.

Was sind Transaktionsdaten?

Transaktionensdaten sind Informationen, die im Umfeld von Organisationen und Unternehmen anfallen. In vielen Fällen handelt es sich dabei um sogenannte Geschäftstransaktionen, also beispielsweise Zahlungsein- oder ausgänge, neue Aufträge oder der Einkauf von Rohstoffen. Für Transaktionen gilt, dass sie unteilbar und konsistent sind.

Diese Eigenschaften decken sich auch mit den sogenannten ACID-Kriterien von Datenbanken. Die Unteilbarkeit (oder Atomicity bei Datenbanken) besagt, dass die Transaktion entweder ganz oder gar nicht ausgeführt werden. Sie sind also zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgt oder nicht erfolgt. Die Konsistenz (oder Consistency bei Datenbanken) beschreibt die Eigenschaft, dass eine Transaktion das System immer in einem konsistenten, also gültigem, Zustand hinterlässt.

Das Diagramm zeigt die Grundeigenschaften von ACID. — ACID Komponenten | Quelle: Autor

Um solche Transaktionen in einer Datenbank abspeichern zu können, werden gewisse Voraussetzungen an das System erhoben (bspw. ACID). Zusätzlich nahm in den letzten Jahren auch die Forderung nach einer höheren Leistung, also der gleichzeitigen Verarbeitung von mehreren Transaktionen, stetig zu.

Welche Merkmale haben Transaktionsdaten?

Transaktionsdaten werden deshalb als eine spezielle Gattung von Daten behandelt, da sie spezifische Eigenschaften haben, die sie von anderen Datensätzen unterscheidet. Zu diesen Merkmalen gehören unter anderem:

Normalisierung: Die Normalisierung von Transaktionsdaten ist meist sehr hoch. Das bedeutet, dass die Daten frei von Inkonsistenzen oder anderen Anormalien sein müssen. Es handelt sich dabei um die zentralen Daten von Unternehmen, weshalb es zu keinen Fehlern kommen darf, da diese teure Folgen in der echten Welt haben können.
Konsistenz: Transaktionsdaten stellen hohe Anforderungen an die Konsistenz, damit es nicht bei fehlerhaften Abfragen zur Änderung von Daten kommen kann.
Datenmodell: Die Transaktionsdaten sind in vielen Fällen strukturiert und können somit auch sehr einfach in eine tabellarische Form gebracht werden. Daher bieten sich relationale Datenbanken für die Speicherung von Transaktionsdaten an.

Was ist OLTP?

Aufgrund der Eigenheiten von Transaktionsdaten und deren hohe Anforderungen an die genutzten Datenbanken, umfasst das Online Analytical Processing alle Tools, die für die Echtzeit-Datenverarbeitung von Transaktionen spezialisiert sind.

In vielen Fällen handelt es sich dabei um Relationale Datenbanken, da diese die hohe Anforderungen von Transaktionen an die Konsistenz und Normalisierung erfüllen. Gleichzeitig können Relationale Datenbanken auch meist viele Abfragen gleichzeitig verarbeiten. Es gibt jedoch auch vereinzelte NoSQL Lösungen, welche für OLTP genutzt werden können.

Online Transaction Processing System zeichnen sich vor allem durch die folgenden Punkte aus:

Volumen: Das Volumen an Nutzern, die gleichzeitig eine hohe Menge an Daten abfragen wollen ist sehr hoch. Vor allem bei großen Unternehmen werden Aufträge von sehr vielen Personen verarbeitet. Das System muss diese hohen Lasten abkönnen.
Hohe Verfügbarkeit: Die Datenbank kann sich keine Ausfallzeiten erlauben, da dies teure Konsequenzen im echten Leben hat, wie beispielsweise ausgefallene Umsätze.
Einfache, aber häufige Datenmodifikationen: Die Art der Datenmodifikation in OLTP Systemen ist meistens sehr ähnlich und es kommen neue Datensätze hinzu, wie beispielsweise neue Aufträge, oder bestehende Datensätze werden geändert, beispielsweise weil es zu einer Retoure kam. Diese Modifikationen können aber in Stoßzeiten sehr häufig vorkommen, vor allem bei E-Commerce Shops.
Schnelle Antwortzeiten: Die Systeme werden häufig auch im produktiven Einsatz genutzt und müssen somit kurze Antwortzeiten gewährleisten können. Wenn ein Kunde in einem Online-Shop beispielsweise seine bisherigen Bestellungen einsehen will, sollte die Abfrage sehr schnell passieren, damit die Ladezeit der Website niedrig ist. Eine lange Ladezeit wird ansonsten vom Kunden als schlechte Qualität der Website wahrgenommen.
Integrität: Wie wir bereits erläutert haben, setzen Transaktionen eine hohes Maß an Konsistenz voraus, um den Wahrheitsgehalt der Daten zu gewährleisten.

Ein Online Transaction Processing System ist in drei verschiedenen Ebenen aufgebaut. Auf der untersten Ebene, der sogenannten Datenspeicherebene, liegen die Transaktionen ab.

OLTP Architekturebenen — OLTP Architektur | Quelle: Autor

In der Geschäftslogikebene wird geprüft, ob die Transaktionen korrekt sind und zuvor definierten Regeln entsprechen. Hier wird auch festgelegt, ob alle nötigen Voraussetzungen gegeben sind, dass eine Transaktion abgeschlossen werden kann. Die Präsentationsebene schließlich stellt das Frontend dar, das der Nutzer zu sehen bekommt.

Welche Komponenten hat OLTP?

Die Online-Transaktionsverarbeitung (OLTP) ist ein komplexes System, das aus mehreren Komponenten besteht, die zusammenarbeiten, um Transaktionen in Echtzeit zu verarbeiten. Zu diesen Komponenten gehören das Datenbankmanagementsystem (DBMS), der Anwendungsserver, der Webserver und die Benutzeroberfläche.

Das DBMS ist das Herzstück des OLTP-Systems und ist für die Speicherung und den Abruf von Daten zuständig. Es ist für den Hochgeschwindigkeitsdatenzugriff ausgelegt und bietet Funktionen wie Transaktionsmanagement, Gleichzeitigkeitskontrolle und Datenkonsistenz. Das DBMS ist häufig für OLTP-Workloads optimiert und verfügt über Funktionen wie Indizierung, Caching und In-Memory-Speicher zur Leistungssteigerung.

Der Anwendungsserver ist für die Verarbeitung von Geschäftslogik und Anwendungscode zuständig. Er kommuniziert mit dem DBMS, um Daten abzurufen und zu ändern, und er kann auch mit anderen Systemen interagieren, z. B. mit externen APIs oder anderen OLTP-Systemen. Der Anwendungsserver ist in der Regel für hohe Gleichzeitigkeit ausgelegt und kann mehrere Anfragen gleichzeitig bearbeiten.

Der Webserver stellt eine Benutzeroberfläche für das OLTP-System bereit, die es den Benutzern ermöglicht, über einen Webbrowser oder eine andere Client-Anwendung mit dem System zu interagieren. Er kommuniziert mit dem Anwendungsserver, um Benutzeranfragen zu verarbeiten und Daten aus dem DBMS abzurufen. Der Webserver übernimmt auch Aufgaben wie die Authentifizierung, Autorisierung und Verwaltung von Benutzersitzungen. Er ist auf hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit ausgelegt, um sicherzustellen, dass die Benutzer jederzeit auf das System zugreifen können.

Die Benutzeroberfläche ist die Komponente des OLTP-Systems, mit der die Benutzer direkt interagieren. Es kann sich um eine webbasierte Schnittstelle, eine mobile Anwendung oder eine Desktop-Anwendung handeln. Die Benutzeroberfläche bietet den Benutzern die Möglichkeit, Daten anzuzeigen, Daten einzugeben und Transaktionen auszulösen. Sie kommuniziert mit dem Webserver, um Benutzeranfragen zu verarbeiten und Daten aus dem DBMS abzurufen.

Zusätzlich zu diesen Komponenten können OLTP-Systeme auch andere Komponenten wie Middleware, Nachrichtensysteme und Analysetools enthalten. Middleware kann zur Integration verschiedener Systeme und Anwendungen verwendet werden, während Messaging-Systeme für die Kommunikation zwischen den Komponenten eingesetzt werden können. Analysetools können zur Analyse von Daten und zur Gewinnung von Erkenntnissen über Geschäftsvorgänge eingesetzt werden.

Jede Komponente des OLTP-Systems spielt eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, dass Transaktionen schnell, genau und sicher verarbeitet werden. Durch die Zusammenarbeit dieser Komponenten entsteht ein robustes und zuverlässiges System, das hohe Transaktionsvolumina bewältigen kann und den Anforderungen von Unternehmen in einer Vielzahl von Branchen gerecht wird.

Welche Vorteile hat OLTP?

Online-Transaktionsverarbeitungssysteme (OLTP) bieten den Unternehmen mehrere Vorteile, darunter:

Transaktionsverarbeitung in Echtzeit: Diese Systeme ermöglichen es Unternehmen, Transaktionen in Echtzeit zu verarbeiten, so dass sie schnell auf Kundenbedürfnisse reagieren und schnellere Geschäftsentscheidungen treffen können.
Verbesserte Effizienz: Durch die Automatisierung der Transaktionsverarbeitung können OLTP-Systeme manuelle Fehler reduzieren, Arbeitsabläufe rationalisieren und die allgemeine Geschäftseffizienz verbessern.
Datengenauigkeit und -konsistenz: Diese Systeme sind auf Datenkonsistenz und -genauigkeit ausgelegt und gewährleisten, dass die Daten korrekt eingegeben werden und während des gesamten Transaktionsprozesses konsistent bleiben.
Hoher Durchsatz: OLTP-Systeme sind auf einen hohen Durchsatz ausgelegt, so dass Unternehmen große Mengen von Transaktionen schnell und effizient verarbeiten können.
Skalierbarkeit: OLTP-Systeme können horizontal oder vertikal skaliert werden, so dass Unternehmen ein größeres Transaktionsvolumen ohne Einbußen bei der Leistung oder Datenkonsistenz bewältigen können.
Sicherheit: OLTP-Systeme bieten eine zuverlässige und sichere Möglichkeit zur Speicherung und zum Abruf von Daten und schützen sensible Informationen vor unbefugtem Zugriff oder Manipulation.
Höhere Kundenzufriedenheit: Durch die schnelle und genaue Verarbeitung von Transaktionen können diese Systeme die Kundenzufriedenheit und -treue verbessern, was zu höheren Umsätzen und Einnahmen führt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass OLTP-Systeme Unternehmen viele Vorteile bieten, darunter Transaktionsverarbeitung in Echtzeit, verbesserte Effizienz, Datengenauigkeit und -konsistenz, hoher Durchsatz, Skalierbarkeit, Sicherheit und verbesserte Kundenzufriedenheit. Diese Vorteile können Unternehmen helfen, wettbewerbsfähig zu bleiben und die sich verändernden Anforderungen ihrer Kunden zu erfüllen.

OLTP und OLAP im Vergleich

Die beiden Abkürzungen OLAP (für Online Analytical Processing) und OLTP (für Online Transaction Processing) werden fälschlicherweise oft miteinander in Verbindung gebracht, da die Namen einen ähnlichen Aufbau haben. Tatsächlich haben die Begrifflichkeiten jedoch gar nicht viel gemeinsam, sondern beschreiben unterschiedliche Konzepte.

Das Online Transaction Processing (OLTP) umschreibt Systeme, die sich auf die schnelle Verarbeitung von Transaktionen spezialisiert haben. Der Hauptfokus liegt dabei vor allem darauf, dass die relevanten Personen im Frontend relativ einfach damit arbeiten können, um ihre Transaktionen, beispielsweise an der Kasse, verarbeiten zu können.

Das Online Analytical Processing (OLAP) hingegen ist eine Plattform zur einfacheren Datenanalyse in Datenbanken. Es wird also vor allem im Backend von Business Analysts oder Data Scientists genutzt, um Geschäftsdaten zu analysieren und teils komplexe Zusammenhänge zu finden, die zur Weiterentwicklung des Unternehmens beitragen können.

Aus der technischen Sicht werden die Unterschiede sogar noch deutlicher, wie die folgenden Punkte zeigen, die von IBM zusammengestellt wurden:

OLTP Abfragen basieren meist auf einzelnen Datensätzen zur Verarbeitung einer Transaktion, bei OLAP hingegen wird eine Vielzahl von Datensätzen abgefragt.
Beim Online Transaction Processing spielt die Reaktionszeit eine große Rolle, wohingegen die Analysen beim Online Analytical Processing nicht zeitrelevant sind und in vielen Fällen auch länger dauern können.
Beim Online Analytical Processing werden die Daten nicht geändert, sondern lediglich analysiert. Das Online Transaction Processing modifiziert die Datenbank mit jeder eingehenden Transaktion.
Die Speicherplatzanforderung von OLTP ist vergleichsweise gering, da zwar viele Transaktionen abgespeichert werden, diese aber eine klare Struktur haben und eine begrenzte Menge an Spalten aufweisen. Beim OLAP hingegen werden große Datenmengen verarbeitet, da die Informationen nicht selten aus verschiedenen Datenbanken stammen und zusammengeführt werden.

Welche Anwendungen nutzen Online Transaction Processing?

Die Verbreitung von OLTP Systemen ist sehr groß, da jedes Unternehmen in irgendeiner Weise Transaktionen verarbeitet. Durch den Anstieg von E-Commerce hat sie einen weiteren Boom erfahren. Zu den häufigsten Anwendungen zählen unter anderem:

Geldautomaten verarbeiten mithilfe von OLTP die ausgegangen Zahlungen
Kreditkartentransaktionen
Auftragseingänge in nahezu allen Branchen
E-Commerce
Retourenmanagement

Das solltest Du mitnehmen

Das Online Transaction Processing (kurz: OLTP) beschreibt die gleichzeitige Verarbeitung von mehreren sogenannten Transaktionen.
Transaktionen haben einige Anforderungen an die zugrundeliegenden Datenbanken, wie beispielsweise eine hohe Konsistenz und eine schnelle Datenverarbeitung.
Die Architektur von OLTP ist meist in drei Ebenen aufgeteilt, nämlich Präsentations-, Geschäftslogik- und Datenspeicherebene.
OLTP und OLAP teilen sich zwar einen Großteils ihres Namens sind aber sehr verschieden. Der Hauptunterschied ist, dass bei OLTP die Datenbanken durchgehend um neue Transaktionen erweitert werden, während OLAP sich lediglich mit der Datenanalyse beschäftigt.