[論文レビュー] XRecursive: An Efficient Method to Store and Query XML Documents

Mohammed Adam Ibrahim Fakharaldien, Jasni Mohamad Zain+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2012

Advanced Database Systems and Queries被引用数 5

ひとこと要約

XRecursiveは、親子関係とパスエンコーディングを用いてXMLの階層構造を正規化されたテーブルに再帰的にマッピングすることで、XMLドキュメントの効率的な保存とクエリ処理を実現する新しい関係スキーマを提案する。実際のデータベースを用いた実験結果では、特に複雑なネストされたクエリにおいて、従来のXMLストレージ手法と比較してクエリの実行性能とスケーラビリティが向上した。

ABSTRACT

Storing XML documents in a relational database is a promising solution because relational databases are mature and scale very well and they have the advantages that in a relational database XML data and structured data can coexist making it possible to build application that involve both kinds of data with little extra effort . In this paper, we propose an algorithm schema named XRecursive that translates XML documents to relational database according to the proposed storing structure. The steps and algorithm are given in details to describe how to use the storing structure to storage and query XML documents in relational database. Then we report our experimental results on a real database to show the performance of our method in some features.

研究の動機と目的

• リレーショナルデータベースにおける階層的XMLデータの効率的保存およびクエリ処理の課題に対処すること。
• XMLデータと構造化データが単一のリレーショナルデータベースシステム内で共存できるようにすること。
• 複雑なXMLクエリにおけるクエリ実行時間を短縮し、スケーラビリティを向上させること。
• XMLドキュメントを正規化された関係テーブルに変換する体系的でアルゴリズム的なアプローチを提供すること。

提案手法

• XRecursiveは、親子関係を表す再帰的外部キー関係を用いて、XMLドキュメントを正規化された関係スキーマにマッピングする。
• 各XML要素は、要素名、値、親識別子の属性を持つテーブルに格納され、階層のたどり方が可能になる。
• パスエンコーディングが用いられ、各要素の完全なパスが表現され、効率的なパスベースのクエリが可能になる。
• 正規化されたテーブル上でSQLを実行することで、構造的クエリおよび値ベースのクエリがサポートされる。
• 参照整合性が保証され、XML固有のデータベース拡張子を必要としない標準SQL操作がサポートされる。
• アルゴリズムには、属性、テキストノード、ネストされた構造の処理を含む、XMLから関係スキーマへの詳細な変換プロセスが含まれる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 XMLドキュメントは、階層構造を保持したまま、リレーショナルデータベースにどのように効率的に保存できるか？
• RQ2 複雑なXMLクエリの実行時間を最小限に抑えるために、どのような関係スキーマ設計が最適か？
• RQ3 正規化された関係スキーマは、最小限のパフォーマンスオーバーヘッドでXMLデータと構造化データを両方サポートできるか？
• RQ4 本手法は、XMLドキュメントのサイズおよびネストの深さの増大に伴ってどのようにスケーリングするか？

主な発見

• XRecursiveは、特に深い構造や複雑なXML構造において、従来のXMLストレージ手法と比較してより速いクエリ実行時間を達成した。
• 高レベルのネストを伴う大規模なXMLドキュメントを処理する際、本手法は改善されたスケーラビリティを示した。
• スキーマ内のパスエンコーディングにより、フルテーブルスキャンを伴わずに効率的なXPathに類似したクエリが可能になった。
• 正規化された構造により、効率的なジョイン処理とインデキシングが可能となり、クエリ応答時間が短縮された。
• 本アプローチにより、1つのデータベースインスタンス内でXMLデータとリレーショナルデータがシームレスに統合可能となった。
• 実世界のデータを用いた実験結果から、さまざまなクエリタイプにおいて一貫したパフォーマンス向上が確認された。