xml数据管理关键技术的研究

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1、固内图书分类号：TP311．13陲mi图仕分类弓：681．5工学博+学位论文XML数据管理关键技术的研究博士研究生导师申请学位学科、专业所在单位答辩日期授予学位单位伺震瀛李建中教授工学博+计算机软件与理论计算机科学与技术学院2005年12月哈尔滨工业大学摘要随着XML(eXtendedMarkupLanguage，扩展标记语言)技术的b速发展，越来越多的数掘使用XML进行表示，XML已经逐渐成为Web上数据表示和交换的标准。XML数据足一种特殊的半结构化数据，且其查询也不同r传统关系数据库的SQL语句，这为XML数据管理

2、带来新的研究问题。本文以XML数据管理技术为研究对象，研究XML数据管理中的关键技术，存XML数据的数据模型、XML数据的查询语高、XML数据的存储结构、XML数据查询处理及优化技术方面取得了一系列研究成果。在XML数掘的数掘模型方面，提出了一种基丁映射的XML数据库的数据模型。该模型能够充分表达XML数据库的复杂数据结构和语义，并支持以路杼表达式为核心的查询代数操作。优丁其他数据模型，该模型给出了XML数据模型的精确定义，同时定义了模式维护和数据维护操作。在XML数掘的查询语言方面，提出了一种XML数据库的查询语言x．

3、SQL。X．SQL具有类似丁SQL(StructureQueryLanguage，结构化查询语言)语言的Select—From．Path．Where结构，使用方便，具有路径表达式查询能力和同时从多个数据源选取数据的能力，支持数据更新操作和查询结果的语义描述。在XML数据存储结构方面，设计并实现了基J二模式划分的ASRX存储结构、以及适应丁TwigJoin方法的ERCX存储结构。理论分析和实验结果表明，这些存储结构能够有效地支持并种XML数据维护操作。在XML数据的查相处理及优化方面，提出了三种XML数据查询处理方法：基1

4、‘ASRX存储结构的路径表达式查询处理方法、基丁过滤的XML数据奋相处理赞法和基rERCX存储结构的查询处理算法。(1)．基丁ASRX存储结}{f=『的奁淘处理方法利用自动机匹配求解查询计划，并根据数掘的划分信息扫描少量的数掘块，从而降低了算法的I／0代价。本文将异步迭代查询处理技术应用r基rASRX的查询处理，在查询计划的执行过程中不同层次的结点以流水线疗式运行，并行完成奄询的处理，提高了查询处理的效率。(2)．本文还提出J7=二种基丁过滤的奄询处理方法BFX—Filter、CX—Filter和SX。Filter。这三

5、种基7i过滤的算法可以大大降低元素扫描数目，使得参加查向处理的元素结点数日大大降低。但由r采用了适合顺序扫描的索引结构，使得这一种方法运行时间丌销比较大。为此，我们研究了基rERCX存储结构的查询处理方法。(3)．利用结点的ERC编码，数据在存储时被进行划分。查询处理时，只扫描对查询处理结果可能有贡献的结点。实验结果表明，基1-ERCX存储结构的HTwigJoin查询处理算法无论在扫描的结点数目、磁盘I／O数月还是运行时间上都优y-目前的其它XML查询处理方法。本文还给出HTwigJoin算：法的优化策略：基丁ERC编码

6、的查询最小化方法。理论分析表明，该方法可以有效提高HTwigJoin算法的效率。基r以上研究的结果，我们实现了一个XML数据库原型系统，用丁验证所提出的理论和方法的正确性，同时为进一步深入研究打下一个基础。该系统已经用丁分布式信息集成与共享系统。关键词XML；数据模型；查询语言；存储结构；查询处理AbstractWiththeincreasinglydevelopmentofXML，moredataisrepresentedbytheformatofXML，whichhasbeenade如CtOstandardforWe

7、bdatarepresentationandexchange．XMLdataisakindofspecialsemistructureddata．Furthermore，thequeryforXMLdataisgreatlydifferentfromtheSQL．ThemanagementforXMLdatabecomesarisingfieldindatamanagementcommunity．ThisthesisaimstostudythekeytechniquesinXMLdatamanagement，andach

8、ievesaseriesofresultsinXMLdatamanagment,whichincludesdatamodel，querylanguage，storagestructure，queryprocessingandqueryoptimaztion．IntheresearchofXMLdatamodel，am