基于关系数据库的XQuery查询处理

论文摘要

基于关系数据库的XQuery查询处理是关系数据库管理系统实现XML数据管理的重要组成部分。为了研发达梦数据库公司XML支持项目中的XQuery查询处理器模块,展开基于关系数据库的XQuery查询处理研究,研究的重点包括XML查询向关系查询的转换,XQuery语言的解释处理,XQuery查询的优化策略等方面。根据XQuery查询在XPath路径查询的基础上使用FLWR等表达式实现XML数据的复杂查询或重构这个特点,将XQuery查询处理分为逻辑上相对独立的两个部分:一是XPath查询在关系数据库上的转换实现,二是在XPath查询基础之上的XQuery语义解释,解释过程中实施优化策略以提高查询的性能。在这两个部分的实现中共设计并实现了三个关键方案。首先是异构数据间的查询转换算法,算法将XML数据的XPath查询转换为关系数据的SQL查询,并充分利用XML文档结构信息对XPath查询进行加速。然后是XQuery解释技术,在解释的语法分析阶段,使用基于XQuery文法的递归下降分析法实施XQuery查询语句的语法分析;在解释的语义求解阶段,对递归下降求解法提出了改进,实现基于查询结构的求解法。在语义求解过程中,设计并实现了一个基于模拟循环的FLWR解释引擎。最后研究并实现了XQuery查询处理的两个优化策略,一是简单FLWR查询的重写优化,重写以消除简单依赖关系,提升简单Where条件来进行优化;二是路径的关联处理优化,该优化策略对包含换变量的路径表达式实施关联处理,能减少重复的查询转换代价。实验中使用XMark测试基准对达梦的XQuery查询处理进行性能测试。实验结果表明:查询处理中使用的查询转换算法、查询优化策略、语义求解算法等关键技术取得了预期的效果,查询处理的整体性能基本达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文的研究内容和组织
• 2 达梦XML 系统DMXML 的设计
• 2.1 DMXML 总体设计
• 2.2 XQUERY 查询处理器的总体设计
• 2.3 DMXML 的XML 存储方案
• 2.4 本章小结
• 3 XQUERY 查询处理器的实现
• 3.1 XQUERY 查询语言
• 3.2 XPATH 表达式查询的实现
• 3.3 XQUERY 语法分析的实现
• 3.4 XQUERY 语义求解的实现
• 3.5 本章小结
• 4 XQUERY 查询处理器的优化策略的研究与实现
• 4.1 FLWR 查询的重写
• 4.2 路径的关联优化
• 4.3 本章小结
• 5 测试和结果分析
• 5.1 XMARK 测试基准
• 5.2 测试结果分析
• 5.3 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 未来工作和方向
• 致谢
• 参考文献