原生XML數(shù)據(jù)庫存儲與索引關鍵技術研究.pdf

1、XML已成為Web上表示和交換數(shù)據(jù)的標準格式。如何有效管理大量XML文檔數(shù)據(jù)，是當前數(shù)據(jù)庫領域中一個亟待解決的研究課題。傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫由于數(shù)據(jù)模型的差異而無法勝任大規(guī)模XML數(shù)據(jù)管理。原生XML數(shù)據(jù)庫以XML數(shù)據(jù)模型為中心，具有為XML量身定做的存儲方案、索引結(jié)構(gòu)和查詢引擎，能夠用十分自然的方式管理XML文檔，克服了傳統(tǒng)RDBMS管理XML時存在的固有缺陷。原生XML數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中面臨的首要問題是重新設計和實現(xiàn)體現(xiàn)XML數(shù)據(jù)模型的存儲

2、方案和索引結(jié)構(gòu)，為高效率XML查詢處理和數(shù)據(jù)更新提供強有力的支持，這正是本文的研究工作。
　　 本文首先提出了一種新的原生XML數(shù)據(jù)存儲方案XN—Store。該方案將XML節(jié)點作為記錄直接存儲到分頁文件中，建立起原生XML存儲的主索引，實現(xiàn)了持久化文檔對象模型，從而保持了XML數(shù)據(jù)原有的樹形結(jié)構(gòu)。XN—Store不僅降低了XML文檔的存儲空間開銷，而且實現(xiàn)了XML節(jié)點的快速導出和訪問操作。作為通用的原生XML存儲方案，XN-St

3、ore支持各種二級索引的創(chuàng)建，以提高XML查詢處理的效率。實驗結(jié)果表明，XN-Store是一種高性能的原生XML數(shù)據(jù)庫存儲方案。
　　 基于XN-Store存儲方案，本文提出了一套適用于原生XML數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)基礎框架，包括XML結(jié)構(gòu)索引、XML值索引和XML全文索引，能夠適應XML查詢處理的基本要求。XML結(jié)構(gòu)索引用于加速XML查詢中的結(jié)構(gòu)關系約束；XML值索引和XML全文索引用于加速XML查詢中的內(nèi)容謂詞約束。結(jié)構(gòu)摘要索引

4、是一種重要的XML結(jié)構(gòu)索引。本文設計了一種新的XML結(jié)構(gòu)摘要索引rs_index，其特點是將標簽路徑作
　　 為關鍵詞進行逆序存儲，從而使帶有起始“//”軸的路徑查詢轉(zhuǎn)換為高效的B+樹前綴匹配。在rs_index結(jié)構(gòu)摘要索引的支持下，路徑表達式查詢的執(zhí)行能夠充分利用連續(xù)的“父親-孩子”軸作為查詢上下文信息，修剪掉大量不必要的搜索空間。
　　 本文提出了歸約查詢樹生成算法，基于原生XML索引結(jié)構(gòu)基礎框架，化簡查詢樹以減少查

5、詢節(jié)點的個數(shù)，進而有效地降低了結(jié)構(gòu)連接操作的開銷，并以統(tǒng)一的方式處理結(jié)構(gòu)關系約束和內(nèi)容謂詞約束。實驗表明，該算法能夠?qū)Path路徑表達式的平均求值效率提高一個數(shù)量級。
　　 本文還提出了XN－Store存儲方案和各類索引結(jié)構(gòu)的更新策略。動態(tài)XML樹編碼方案BSC利用二進制分數(shù)特性解決了節(jié)點插入問題。XN-Store的更新機制既保持了節(jié)點的文檔序，又使更新操作局限于一個頁面之內(nèi)，保證了更新的效率。在XML數(shù)據(jù)更新的同時，各類XM