[论文解读] The View Update Problem Revisited

Enrico Franconi, Paolo Guagliardo|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 2012

Advanced Database Systems and Queries参考文献 17被引用 10

一句话总结

本文通過引入基於約束下確定性的框架，重新探討關係資料庫中的檢視更新問題，提供了一般性準則，以判斷何時檢視更新可被唯一且明確地傳播至底層資料庫。主要貢獻在於提出一種可判定且有效的檢測方法，用於檢查檢視映射的可逆性，並在三種不同情境下計算更新轉換：具有階層嵌入依賴性的合取查詢、具領域約束的水平分解，以及基於DLR的表達性關係代數與包含依賴性。

ABSTRACT

In this paper, we revisit the view update problem in a relational setting and propose a framework based on the notion of determinacy under constraints. Within such a framework, we characterise when a view mapping is invertible, establishing that this is the case precisely when each database symbol has an exact rewriting in terms of the view symbols under the given constraints, and we provide a general effective criterion to understand whether the changes introduced by a view update can be propagated to the underlying database relations in a unique and unambiguous way. Afterwards, we show how determinacy under constraints can be checked, and rewritings effectively found, in three different relevant scenarios in the absence of view constraints. First, we settle the long-standing open issue of how to solve the view update problem in a multi-relational database with views that are projections of joins of relations, and we do so in a more general setting where views are defined by arbitrary conjunctive queries and database constraints are stratified embedded dependencies. Next, we study a setting based on horizontal decompositions of a single database relation, where views are defined by selections on possibly interpreted attributes (e.g., arithmetic comparisons) in the presence of domain constraints over the database schema. Lastly, we look into another multi-relational database setting, where views are defined in an expressive "Type" Relational Algebra based on the n-ary Description Logic DLR and database constraints are inclusions of expressions in that algebra.

研究动机与目标

• 解決長期存在的挑戰：判斷何時檢視更新可被唯一且明確地轉換為底層資料庫關係。
• 利用約束下確定性的概念，形式化關係資料庫中檢視更新問題的一般框架。
• 提供有效且可判定的準則，用於檢查多種實際資料庫情境下檢視映射的可逆性與更新轉換的計算。
• 解決多關係資料庫中開放的問題，其中檢視是連接結果的投影，並擴展先前僅限於單一關係或簡單檢視的研究。

提出的方法

• 提出基於約束下確定性的框架，以描述何時檢視映射具有可逆性，即每個基本關係符號可精確地以檢視符號重寫。
• 引入一般性準則，以檢查是否可唯一地將檢視更新傳播至基本關係，其依據是在給定約束下存在精確重寫。
• 將框架應用於三種不同情境：具有階層嵌入依賴性的合取查詢、具領域約束的解釋屬性選擇，以及基於DLR的關係代數與包含依賴性。
• 使用chase技術與邏輯重寫，以檢查確定性並在每個情境中計算反向映射。
• 確立在所有三種情境中，可逆性皆為可判定且有效的，即使在無檢視約束的情況下亦成立。
• 透過模式映射與邏輯嵌入的抽象，確保檢視與約束之間的一對一對應，以實現一致的更新傳播。

实验结果

研究问题

• RQ1 在何種條件下，檢視映射具有可逆性，使得每一項檢視更新皆可唯一地轉換為基本關係？
• RQ2 我們能否有效判斷給定的檢視更新是否可明確地傳播至底層資料庫關係？
• RQ3 是否可能為具有複雜檢視定義與約束的多關係資料庫，提供一般性、可判定的更新可轉譯性準則？
• RQ4 在涉及連接上的合取查詢、解釋屬性上的領域約束，以及具包含依賴性的表達性關係代數情境下，如何解決檢視更新問題？

主要发现

• 本文確立：當且僅當在給定約束下，每個基本關係符號皆可以檢視符號精確重寫時，檢視映射才具有可逆性。
• 在具有階層嵌入依賴性的合取查詢情境中，檢視更新問題是可判定且有效的，解決了多關係資料庫中長期存在的開放問題。
• 對於具解釋屬性領域約束的水平分解，該框架能有效檢查確定性與更新傳播，即使選擇涉及算術比較亦成立。
• 在基於DLR的關係代數情境中，表達式上的包含依賴性允許有效計算反向映射與更新轉換。
• 該框架支援檢視映射的組合：只要模式間滿足一致性條件，組合檢視具有可逆性，當且僅當每個元件檢視皆具有可逆性。
• 本文示範：函數依賴性不會影響水平分解的無損性，但包含依賴性可能引入額外約束，進而影響確定性，此點透過反例予以證明。