原生xml数据存储与索引关键技术研究.pdf

摘要 摘 要 XML已成为Web上表示和交换数据的标准格式。如何有效管理大量XML 文档数据，是当前数据库领域中一个亟待解决的研究课题。传统关系数据库由 于数据模型的差异而无法胜任大规模XML数据管理。原生XML数据库以XML 数据模型为中心，具有为XML量身定做的存储方案、索引结构和查询引擎，能 够用十分自然的方式管理XML文档，克服了传统RDBMS管理XML时存在的 固有缺陷。原生XML数据库开发过程中面临的首要问题是重新设计和实现体现 XML数据模型的存储方案和索引结构，为高效率XML查询处理和数据更新提 供强有力的支持，这正是本文的研究工作。 本文首先提出了一种新的原生XML数据存储方案XN．Store。该方案将XML 节点作为记录直接存储到分页文件中，建立起原生XML存储的主索引，实现了 持久化文档对象模型，从而保持了XML数据原有的树形结构。XN-Store不仅降 低了XML文档的存储空间开销，而且实现了XML节点的快速导出和访问操作。 作为通用的原生XML存储方案，XN-Store支持各种二级索引的创建，以提高 XML查询处理的效率。实验结果表明，XN．Store是一种高性能的原生XML数 据库存储方案。 基于XN．Store存储方案，本文提出了一套适用于原生XML数据库的索引 结构基础框架，包括XML结构索引、XML值索引和XML全文索引，能够适应 XML查询处理的基本要求。XML结构索引用于加速XML查询中的结构关系约 束；XML值索引和XML全文索引用于加速XML查询中的内容谓词约束。结构 摘要索引是一种重要的XML结构索引。本文设计了一种新的XML结构摘要索 引坶index，其特点是将标签路径作为关键字进行逆序存储，从而使带有起始“／／’’ 轴的路径查询转换为高效的B+树前缀匹配。在糟index结构摘要索引的支持下， 路径表达式查询的执行能够充分利用连续的“父亲．孩子’’轴作为查询上下文信 息，修剪掉大量不必要的有哪些信誉好的足球投注网站空间。 本文提出了归约查询树生成算法，基于原生XML索引结构基础框架，化简 查询树以减少查询节点的个数，进而有效地降低了结构连接操作的开销，并以 统一的方式处理结构关系约束和内容谓词约束。实验表明，该算法能够将XPath 路径表达式的平均求值效率提高一个数量级。 摘要 本文还提出了XN．Store存储方案和各类索引结构的更新策略。动态XML 树编码方案BSC利用二进制分数特性解决了节点插入问题。Ⅻ．Store的更新机 制既保持了节点的文档序，又使更新操作局限于一个页面之内，保证了更新的 效率。在XML数据更新的同时，各类XML索引的更新由系统自动维护。此外， 针对XML更新的验证问题，本文给出了DTD在原生XML数据库中的存储格 式，提出了一种新的XML更新增量验证方法。 本文通过一系列实验，比较和验证XN．Store存储方案和XML索引框架的 性能。实验表明，基于本文提出的存储方案和索引结构，能够实现高效率的XML 查询处理和XML数据更新。 处理XML数据更新 Abstract Abstract thede standardfor and dataon XMLhasbecome exchanging facto representing all researchinthedatabase thathow theW，eb．Itis urgent topic community currently data．Traditionalrelational to ofXⅣ几document managelargerepositories ef