與關(guān)系數(shù)據(jù)無縫集成的XML事務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著XML相關(guān)標準的推廣和應用，如何有效管理大規(guī)模的XML數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的一個研究熱點。為盡可能重用關(guān)系數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域已有的眾多成熟理論和技術(shù)，如事務(wù)管理、存儲管理、鎖管理、安全性管理等，將XML數(shù)據(jù)管理功能嵌入到傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中成為目前流行的研究趨勢。
　　 作為一個功能完善的數(shù)據(jù)庫，為有效支持XML數(shù)據(jù)上的聯(lián)機事務(wù)處理，DBMS在提供XML查詢處理操作的同時，還必須能夠執(zhí)行各種XML數(shù)據(jù)更新操作。這種更新不僅包括XML文

2、檔的整體更新，還包括對XML文檔中某一部分結(jié)構(gòu)或者內(nèi)容進行更新。由于XML的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型有別于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中基于元組的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型，XML數(shù)據(jù)在進行更新時，需要對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的事務(wù)處理和并發(fā)控制技術(shù)進行調(diào)整和加強。目前關(guān)于XML事務(wù)處理的研究尚處于起步階段，雖然有研究人員已經(jīng)提出了一些事務(wù)模型和并發(fā)控制協(xié)議，但是這些模型都是針對于原生XML數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，而針對與關(guān)系數(shù)據(jù)無縫集成的XML事務(wù)管理依然缺乏一個通用的處理架構(gòu)。此外，在執(zhí)行關(guān)系

3、數(shù)據(jù)和XML數(shù)據(jù)混合更新的基礎(chǔ)上，如何保證更新后的XML文檔依然符合定義在其上的結(jié)構(gòu)約束和屬性約束也是需要研究的一類問題。
　　 為彌補當前關(guān)系數(shù)據(jù)庫在XML數(shù)據(jù)更新事務(wù)處理方面的缺陷，論文探討了一種與關(guān)系數(shù)據(jù)無縫集成的XML事務(wù)處理方案，提出了XML與關(guān)系數(shù)據(jù)混合更新的層次架構(gòu)；在此基礎(chǔ)上，提出了多類型事務(wù)調(diào)度模型和一整套針對XML事務(wù)的并發(fā)控制管理策略。論文的主要內(nèi)容包括：
　　 (1)兼顧到XML數(shù)據(jù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)邏

4、輯結(jié)構(gòu)的差異性，本文將XML數(shù)據(jù)更新納入到關(guān)系型數(shù)據(jù)事務(wù)的處理架構(gòu)中，提出了與關(guān)系數(shù)據(jù)庫無縫集成的XML更新的層次模型XR-Update，構(gòu)建了XML數(shù)據(jù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)的混合更新引擎-XRUE，將XML數(shù)據(jù)更新和關(guān)系型數(shù)據(jù)更新融為一體，并在此基礎(chǔ)上提出了XML數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)的混合更新算法。
　　 (2)嵌入XML事務(wù)處理引擎的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成了一個集成系統(tǒng)，在集成系統(tǒng)的事務(wù)執(zhí)行過程中，XML數(shù)據(jù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)不同的加鎖粒度造成了系

5、統(tǒng)整體事務(wù)并發(fā)度下降。本文基于混合更新框架，提出了多類型事務(wù)概念，詳細分析了多類型事務(wù)中的操作類型；并依據(jù)操作類型，將關(guān)系事務(wù)和XML事務(wù)進行區(qū)分，建立了與各自事務(wù)并發(fā)控制策略無關(guān)的調(diào)度模型，提出了調(diào)度算法；并針對XML文檔替換操作，提出了解決此類沖突的并發(fā)控制協(xié)議。
　　 (3)多個XML事務(wù)同時執(zhí)行各自的更新序列會引出XML并發(fā)控制問題。本文兼顧到XML數(shù)據(jù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的差異性，基于二層表模型，將XML事務(wù)的并發(fā)控制

6、策略有機地納入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制體系中，針對只讀事務(wù)之間以及讀寫事務(wù)之間的沖突，提出了基于元組的多版本時間戳協(xié)議一MVXR；針對更新事務(wù)之間的寫寫沖突，提出了基于局部路徑加鎖策略的XML數(shù)據(jù)并發(fā)控制協(xié)議—XLP。該協(xié)議減少了事務(wù)對鎖的頻繁請求，提高了事務(wù)的并發(fā)度和執(zhí)行效率。
　　 (4)使用XML文檔存儲和交換信息，需要定義XML模式對XML數(shù)據(jù)施加特有的結(jié)構(gòu)約束和屬性約束。對一篇有效的XML文檔執(zhí)行一系列更新操作后，保證得

7、到的文檔仍然有效是XML數(shù)據(jù)更新領(lǐng)域一個重要的問題。已有的XML文檔糾錯算法的時間復雜度很高，為指數(shù)級別。本文提出了一種基于更新操作沖突檢測策略的XML文檔自動糾錯算法，在算法中，提出了基于路徑的數(shù)據(jù)模型，該模型將XML文檔片段和XML模式的樹狀結(jié)構(gòu)扁平化為與之等價的路徑集合；針對于不符合模式約束的XML文檔，采用動態(tài)規(guī)劃算法實現(xiàn)了一次一路徑的糾錯，并通過更新操作沖突檢測策略獲取全部合法候選路徑，實驗表明本文提出的自動糾錯算法大大降低了