[論文レビュー] RDBNorma: - A semi-automated tool for relational database schema normalization up to third normal form

Y. V. Dongare, Priyadarshan Dhabe+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 2011

Advanced Database Systems and Queries参考文献 10被引用数 9

ひとこと要約

RDBNorma は、関係データベーススキーマとその関数的依存関係を単一のリンクリスト構造で表現する半自動化ツールであり、第3正規形（3NF）までの効率的な正規化を可能にする。同じ環境で実装され、標準的なスキーマでテストされた場合、既存のツール Micro よりも少なくとも 2.89 倍速く、メモリ使用量は半分である。

ABSTRACT

In this paper a tool called RDBNorma is proposed, that uses a novel approach to represent a relational database schema and its functional dependencies in computer memory using only one linked list and used for semi-automating the process of relational database schema normalization up to third normal form. This paper addresses all the issues of representing a relational schema along with its functional dependencies using one linked list along with the algorithms to convert a relation into second and third normal form by using above representation. We have compared performance of RDBNorma with existing tool called Micro using standard relational schemas collected from various resources. It is observed that proposed tool is at least 2.89 times faster than the Micro and requires around half of the space than Micro to represent a relation. Comparison is done by entering all the attributes and functional dependencies holds on a relation in the same order and implementing both the tools in same language and on same machine.

研究の動機と目的

• 既存のツールが関係データベーススキーマの表現および正規化において非効率で、高メモリ使用量である問題に対処すること。
• スカラ属性と関数的依存関係の両方を表現するための、単一のリンクリストを用いた新規データ構造の開発。
• 関係スキーマの第3正規形（3NF）までの半自動化正規化を、計算効率を向上させながら可能にすること。
• Micro などの既存ツールと比較して、正規化プロセスの空間的・時間的計算量を低減すること。
• 学術的および実用的文脈におけるデータベーススキーマ正規化のためのスケーラブルで軽量なソリューションの提供。

提案手法

• コンピュータメモリ上に、関係スキーマとその関数的依存関係を、単一で統一されたリンクリスト構造として表現すること。
• リンクリスト表現に基づいて、関係を第二正規形（2NF）へ、その後第三正規形（3NF）へと分解するためのアルゴリズムを設計すること。
• リンクリストのノードの走査および操作を用いて、関数的依存関係の解析と損失なし分解を実装すること。
• 属性と関数的依存関係ルールの両方を格納する一貫性のあるデータ構造を用いることで、メモリオーバーヘッドを最小限に抑えること。
• 分解の過程で関数的依存関係の閉包とキー検出の検証を実施し、正規化の正しさを保証すること。
• 同一の入力スキーマ、プログラミング言語、ハードウェア環境を用いて、Micro ツールと比較してベンチマークを実施すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単一のリンクリストデータ構造は、関係スキーマの属性と関数的依存関係の両方を効果的に表現できるか？
• RQ2 提案されたリンクリストベースの表現は、既存ツールと比較してメモリ消費量を低減できるか？
• RQ3 この表現を用いた正規化プロセスは、従来のツールと比較して高いパフォーマンス（速度）を達成できるか？
• RQ4 自動分解によって 3NF を達成する過程で、ツールは正しく完全に保たれるか？
• RQ5 同一条件下で RDBNorma のパフォーマンスおよびメモリ効率は、Micro ツールと比較してどの程度優れているか？

主な発見

• RDBNorma は、標準的な関係スキーマを正規化する際、Micro ツールと比較して少なくとも 2.89 倍速い実行時間を達成した。
• 同じ関係スキーマと関数的依存関係を表現するため、RDBNorma は Micro ツールが要するメモリ容量のおよそ半分を使用した。
• 単一のリンクリスト表現は、別々のデータ構造を必要とせずに、属性と関数的依存関係の両方を的確に捉えた。
• RDBNorma に実装された正規化アルゴリズムは、リンクリストモデルを用いて関係を正しく 2NF へ、その後 3NF へと分解した。
• パフォーマンスおよびメモリのベンチマークは、同一の言語、マシン、入力順序を用いて実施され、Micro との公平な比較が保証された。
• 結果から、リンクリストベースのアプローチが、データベーススキーマ正規化における空間的および時間的効率を顕著に改善することが確認された。