[论文解读] 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 5

一句话总结

XRecursive 通过使用父-子关系和路径编码，递归地将 XML 层次结构映射到规范化表中，提出了一种新颖的关系模式，以高效地存储和查询 XML 文档。在真实数据库上的实验结果表明，与传统的 XML 存储方法相比，该方法在复杂嵌套查询方面表现出更优的查询性能和可扩展性。

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.

研究动机与目标

• 解决在关系型数据库中高效存储和查询层次化 XML 数据的挑战。
• 实现在单一关系型数据库系统中 XML 数据与结构化数据的共存。
• 减少复杂 XML 查询的查询执行时间，并提升可扩展性。
• 为将 XML 文档转换为规范化关系表提供系统化、算法化的解决方案。

提出的方法

• XRecursive 使用递归外键关系来表示父-子层次结构，将 XML 文档映射到规范化的关系模式中。
• 每个 XML 元素都存储在一个表中，包含元素名称、值和父标识符等属性，从而支持层次结构的遍历。
• 使用路径编码来表示每个元素的完整路径，从而支持高效的基于路径的查询。
• 通过在规范化表上执行 SQL，该模式支持结构化查询和基于值的查询。
• 该方法确保参照完整性，并支持标准 SQL 操作，无需依赖 XML 特定的数据库扩展。
• 该算法包括从 XML 到关系模式的详细转换过程，涵盖属性、文本节点和嵌套结构的处理。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在保留其层次结构的前提下，高效地将 XML 文档存储在关系型数据库中？
• RQ2 何种关系模式设计能最小化复杂 XML 查询的查询执行时间？
• RQ3 规范化的关系模式是否能以最小的性能开销同时支持 XML 和结构化数据？
• RQ4 所提出的方法在 XML 文档大小和嵌套深度增加时，其可扩展性如何？

主要发现

• XRecursive 在处理深度和复杂的 XML 结构时，相比传统 XML 存储方法，实现了更快的查询执行时间。
• 该方法在处理具有高嵌套级别的大型 XML 文档时，表现出更好的可扩展性。
• 模式中的路径编码使得无需全表扫描即可高效执行类似 XPath 的查询。
• 规范化结构支持高效的连接操作和索引，从而减少了查询响应时间。
• 该方法实现了 XML 数据与关系型数据在单一数据库实例中的无缝集成。
• 在真实世界数据上的实验结果表明，该方法在各种查询类型中均表现出一致的性能提升。