Kapitel 11. Kommerzielle Datenbanksysteme für die XML-Verarbeitung. Oracle DB2 mit XML Extender Microsoft SQL Server Tamino Excelon Poet Infonyte

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1 Kapitel 11 Kommerzielle Datenbanksysteme für die XML-Verarbeitung Oracle DB2 mit XML Extender Microsoft SQL Server Tamino Excelon Poet Infonyte

2 Beispiel: XML-Schema Schema- Dokument <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" <xsd:element name="buch" type="buch"/> <xsd:complextype name="buch"> <xsd:sequence> <xsd:element name="autor" type="xsd:string"/> <xsd:element name="titel" type="xsd:string"/> <xsd:element name="untertitel" type="xsd:string"/> <xsd:element name="verlag"> <xsd:complextype> <xsd:simplecontent> <xsd:extension base="xsd:string"> <xsd:attribute name="ort" type="xsd:string"/> </xsd:extension> </xsd:simplecontent> </xsd:complextype> </xsd:element> <xsd:element name="auflage" type="xsd:int" minoccurs="0"/> <xsd:choice minoccurs="0"> <xsd:element name="covertext" type="xsd:string"/> <xsd:element name="beschreibung" type="xsd:string"/> </xsd:choice> </xsd:sequence> <xsd:attribute name="isbn" type="xsd:string"/> <xsd:attribute name="jahr" type="xsd:gyear"/> </xsd:complextype> </xsd:schema> 11-2

3 Beispiel: XML-Dokumente <Buch ISBN=" " Jahr="2003"> <Autor>Meike Klettke</Autor> <Autor>Holger Meyer</Autor> <Titel>XML & Datenbanken</Titel> <Untertitel> XML-Dokumente effizient speichern und verarbeiten </Untertitel> <Verlag Ort="Heidelberg">dpunkt</Verlag> <Beschreibung>Mit der wachsenden... </Beschreibung> </Buch> XML-Dokument buch1.xml <Buch ISBN=" " Jahr="2003"> <Autor>Can Türker</Autor> <Titel>SQL:1999 & SQL:2003</Titel> <Untertitel> Objektrelationales SQL, SQLJ & SQL/XML </Untertitel> <Verlag Ort="Heidelberg">dpunkt</Verlag> <Beschreibung>SQL ist... </Beschreibung> </Buch> XML-Dokument buch3.xml <Buch ISBN=" " Jahr="1997"> <Autor>Gunter Saake</Autor> <Autor>Ingo Schmitt</Autor> <Autor>Can Türker</Autor> <Titel>Objektdatenbanken</Titel> <Untertitel> Konzepte, Sprachen, Architekturen </Untertitel> <Verlag Ort="Bonn"> International Thomson Publishing </Verlag> <Covertext>Dieses Lehrbuch...</Covertext> </Buch> XML-Dokument buch2.xml <Buch ISBN=" " Jahr="2003"> <Autor>Gunter Saake</Autor> <Autor>Kai-Uwe Sattler</Autor> <Titel>Datenbanken & Java</Titel> <Untertitel>JDBC, SQLJ, ODMG & JDO</Untertitel> <Verlag>dpunkt</Verlag> <Auflage>2</Auflage> <Beschreibung> Das Zusammenspiel... </Beschreibung> </Buch> XML-Dokument buch4.xml 11-3

4 Anwendung Oracle9i: Architektur XML-Dokumente Oracle9i Oracle verfolgt den SQL/XML-Ansatz Datenbank 11-4

5 Oracle9i: Architekturübersicht (1) Abbildung aus "Oracle9i - XML Database Developer s Guide - Oracle XML DB, Release 2 (9.2), March 2002" 11-5

6 Oracle9i: Architekturübersicht (2) Abbildung aus "Oracle9i - XML Database Developer s Guide - Oracle XML DB, Release 2 (9.2), March 2002" 11-6

7 Oracle9i: Speicheroptionen Abbildung aus "Oracle9i - XML Database Developer s Guide - Oracle XML DB, Release 2 (9.2), March 2002" 11-7

8 Speicherungsstruktur: Abbildung von XML auf Datenbanken Varianten zur Abbildung von XML auf Datenbanken XML-Column-Ansatz: Spalte basiert auf XML-Datentyp XML-Table-Ansatz: Tabelle basiert auf XML-Datentyp Ausnutzung der objektrelationalen Erweiterung von Oracle XMLTYPE als vordefinierter Objekttyp mit SQL/XML-Funktionen als Methoden Intermedia-Text-Paket mit Volltextfunktionalität DBMS_XMLDOM-Paket mit DOM-Methoden DBMS_XMLSCHEMA-Paket mit Methoden zur Verwaltung und Generierung von XML-Schemata DBMS_XMLGEN-Paket mit Methoden zur Generierung von XML aus SQL Speicherungsansätze textbasiert (unstrukturierte Speicherung als CLOB) strukturbasiert (objektrelationale Speicherung setzt XML-Schema voraus) hybrid (semistrukturiert) 11-8

9 Oracle9i: Speichervarianten Abbildung aus "Oracle9i - XML Database Developer s Guide - Oracle XML DB, Release 2 (9.2), March 2002" 11-9

10 XML-Column Column-Ansatz vs. XML-Table Table-Ansatz Tabelle mit XML-Spalte CREATE TABLE <Tabellenname> (<Spaltenname> XMLTYPE) [XMLTYPE [COLUMN] <Spaltenname> [STORE AS { OBJECT RELATIONAL CLOB (<LOB-Parameter>) }] [XMLSCHEMA <url> ELEMENT [<url>#]<element>]] strukturbasierte Speicherung (erfordert Angabe eines passenden XML-Schemas Schemas) textbasierte Speicherung Default: CLOB Tabelle mit XML-Zeile CREATE TABLE <Tabellenname> OF XMLTYPE [XMLTYPESTOREAS{ OBJECT RELATIONAL CLOB (<LOB-Parameter>) }] [XMLSCHEMA <url> ELEMENT [<url>#]<element>]] 11-10

11 Benutzerdefinierte Funktion getdocument(datei) zum Einlesen von XML-Dokumenten CREATE DIRECTORY xmldir AS 'c:\xmldir'; GRANT READ ON DIRECTORY xmldir TO PUBLIC WITH GRANT OPTION; CREATE FUNCTION getdocument(filename VARCHAR2) RETURN CLOB AUTHID CURRENT_USER IS xbfile BFILE; xclob CLOB; BEGIN xbfile := BFILENAME('xmldir', filename); DBMS_LOB.open(xbfile); DBMS_LOB.createTemporary(xclob, TRUE, DBMS_LOB.session); DBMS_LOB.loadFromFile(xclob, xbfile, DBMS_LOB.getLength(xbfile)); DBMS_LOB.close(xbfile); RETURN xclob; END; / 11-11

12 XML-Column Column-Ansatz Definition einer Tabelle zur Aufnahme von XML-Dokumenten CREATE TABLE Buch ( Inhalt XMLTYPE ) ; Einfügen von Dokumenten INSERT INTO Buch VALUES (XMLTYPE('<Buch ISBN=" " Jahr="2003"> <Autor>Meike Klettke</Autor> <Autor>Holger Meyer</Autor>... </Buch>')); INSERT INTO Buch VALUES (XMLTYPE(getDocument('buch1.xml'))); 11-12

13 XML-Table Table-Ansatz Definition einer Tabelle zur Aufnahme von XML-Dokumenten CREATE TABLE Buch OF XMLTYPE ; Einfügen von Dokumenten INSERT INTO Buch VALUES (XMLTYPE('<Buch ISBN=" " Jahr="2003"> <Autor>Meike Klettke</Autor> <Autor>Holger Meyer</Autor>... </Buch>')); INSERT INTO Buch VALUES (XMLTYPE(getDocument('buch1.xml'))); 11-13

14 Behandlung von XML-Schemata Package DBMS_XMLSCHEMA bietet Routinen zum Registrieren, Übersetzen, Generieren und Löschen von XML-Schemata DBMS_XMLSCHEMA.registerSchema('Schema-URL', 'XML-Schema'); DBMS_XMLSCHEMA.compileSchema('Schema-URL'); DBMS_XMLSCHEMA.generateSchema('Schema', 'Typname'); DBMS_XMLSCHEMA.deleteSchema('Schema-URL', DeleteOption); DELETE_RESTRICT CONSTANT NUMBER := 1; DELETE_INVALIDATE CONSTANT NUMBER := 2; DELETE_CASCADE CONSTANT NUMBER := 3; DELETE_CASCADE_FORCE CONSTANT NUMBER := 4; 11-14

15 Erzeugen einer schemabasierten XML-Tabelle Registrierung des XML-Schemas BEGIN DBMS_XMLSCHEMA.registerSchema('buch.xsd', getdocument('buch.xsd')); END; / Erzeugen der XML-Tabelle CREATE TABLE Buch OF XMLTYPE XMLSCHEMA "buch.xsd" ELEMENT "Buch"; ist äquivalent zu CREATE TABLE Buch OF XMLTYPE ELEMENT "buch.xsd#buch"; 11-15

16 Methoden des XML-Datentyps XMLTYPE (1) XMLTYPE(<Wertausdruck>) ist der Konstruktor Wertausdruck kann eine Zeichenkette oder eine Instanz eines benutzerdefinierten Typs sein getclobval() liefert XML-Wert als CLOB getstringval() liefert XML-Wert als Zeichenkette getnumval() ist nur anwendbar auf einem XML-Wert, der einen Textknoten darstellt, dessen Zeichenkette einer Nummer entspricht isfragment() liefert 1, wenn Instanz mehr als ein Wurzelelement hat existsnode(<xpath-ausdruck Ausdruck>) liefert 1 oder 0, je nach dem, ob der XPath- Ausdruck einen Knoten liefert oder nicht extract(<xpath-ausdruck Ausdruck>) extrahiert einen Teil des XML-Wertes entsprechend eines XPath-Ausdruckes 11-16

17 Methoden des XML-Datentyps XMLTYPE (2) transform(<xml-wertausdruck Wertausdruck>) transformiert einen XML-Wert gemäss einem anderen XML-Wert, der ein Stylesheet repräsentiert toobject() konvertiert einen XML-Wert in einen Objektwert isschemabased() liefert 1, wenn der XML-Wert aus einen vorgegebenen Schema basiert getschemaurl() liefert die URL des Schemas getrootelement() liefert das Wurzelelement (bei XML-Fragmenten Null) createschemabasedxml(<schema-urk URK>) fügt dem XML-Wert ein Schema hinzu createnonschemabasedxml() hebt die Assoziation zu einem Schema auf (falls eine vorhanden war) 11-17

18 Anfragen Unterstützung des SQL/XML-Standards Standards XMLAGG XMLELEMENT XMLATTRIBUTE XMLFOREST Plus weitere Funktionen wie XMLSEQUENCE XMLCOLATTVAL EXTRACT EXISTSNODE etc. Volltextsuche durch Einbindung des Intermedia-Text Text-Pakets 11-18

19 XML-Funktionen basieren auf den XMLTYPE-Methoden Methoden Auswahl von Oracle-XML XML-Funktionen XMLTYPE erzeugt einen XML-Wert aus einem CLOB EXTRACT extrahiert Knoten mittels eines XPath-Ausdruckes EXTRACTVALUE extrahiert einen Knoten mittels eines XPath-Ausdruckes EXISTSNODE überprüft, ob ein bestimmter Knoten existiert XMLELEMENT erzeugt ein XML-Element aus einer Werteliste XMLATTRIBUTES erzeugt XML-Attribute XMLCOLATTVAL liefert einen Wald von XML-Elementen mit Tag <column> XMLFOREST erzeugt einen Wald von XML-Elementen XMLCONCAT konkateniert mehrere XML-Elemente zu einem Wald XMLAGG aggregriert die XML-Elemente einer Gruppe XMLUPDATE manipuliert einen XMLWert 11-19

20 XMLTYPE (1) XMLTYPE(<Zeichenkettenausdruck> ) erzeugt einen XML-Wert Beispiel: Mitarbeiter Name Joe Jim Gehalt SELECT XMLTYPE('<Mitarbeiter Name="' Name '"> <Gehalt>' 12 * Gehalt '</Gehalt> </Mitarbeiter>') AS Angestellte FROM Mitarbeiter; Simulation von XMLGEN partiell möglich (beschränkt auf XPath- Ausdrücke; ; kein XQuery)! Vergleiche mit dem entsprechenden Beispiel aus Kapitel 7 (SQL/XML) Angestellte <Mitarbeiter Name="Joe"> <Gehalt>24000</Gehalt> </Mitarbeiter> <Mitarbeiter Name="Jim"> <Gehalt>42000</Gehalt> </Mitarbeiter> 11-20

21 XMLTYPE (2) SELECT XMLTYPE('<Autoren>' EXTRACT(VALUE(b), '//Autor') '</Autoren>') AS Autorennamen FROM Buch b; AUTORENNAMEN <Autoren> <Autor>Meike Klettke</Autor> <Autor>Holger Meyer</Autor> </Autoren> <Autoren> <Autor>Gunter Saake</Autor> <Autor>Ingo Schmitt</Autor> <Autor>Can Türker</Autor> </Autoren> <Autoren> <Autor>Can Türker</Autor> </Autoren> <Autoren> <Autor>Gunter Saake</Autor> <Autor>Kai-Uwe Sattler</Autor> </Autoren> 11-21

22 EXTRACTVALUE EXTRACTVALUE(<XML-Wertausdruck>, <XPath-Ausdruck>[,<Wertausdruck>]) extrahiert einen durch eine XPath-Anfrage definierten Ausschnitt des XML-Wert, der einem einzelnen Knotenwert entspricht Beispiel: SELECT EXTRACTVALUE(VALUE(b), AS ISBNummer, EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Titel') AS Buchtitel FROM Buch b; ISBNUMMER BUCHTITEL XML & Datenbanken Objektdatenbanken SQL:1999 & SQL:2003 Datenbanken & Java 11-22

23 EXTRACT EXTRACT(<XML-Wertausdruck>, <XPath-Ausdruck>[, <Namensraum>]) extrahiert einen durch eine XPath-Anfrage definierten Ausschnitt des XML-Wertes Beispiel: SELECT EXTRACT(VALUE(b), AS ISBNummer, EXTRACT(VALUE(b), '//Titel/text()') AS Titel_Inhalt, EXTRACT(VALUE(b), '//Titel') AS Titel_Element FROM Buch b; ISBNUMMER TITEL_INHALT XML & Datenbanken Objektdatenbanken SQL:1999 & SQL:2003 Datenbanken & Java TITEL_ELEMENT <Titel>XML & Datenbanken</Titel> <Titel>Objektdatenbanken</Titel> <Titel>SQL:1999 & SQL:2003</Titel> <Titel>Datenbanken & Java</Titel> 11-23

24 EXISTSNODE EXISTSNODE(<XML-Wertausdruck>, <XPath-Ausdruck> [, <Namensraum>]) ergibt 1, wenn die Anfrage auf dem XML-Wert ein nicht-leeres Ergebnis liefert Beispiel: SELECT EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Titel') AS Buchtitel, EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Verlag') AS Verlagsname, EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Autor[1]') AS Erstautor FROM Buch b WHERE EXISTSNODE(VALUE(b), '//Buch[@ISBN=" "]') = 1; BUCHTITEL Objektdatenbanken VERLAGSNAME International Thomson Publishing Erstautor Gunter Saake 11-24

25 XMLELEMENT XMLELEMENT(NAME <Elementname> [, XMLATTRIBUTES(<XML-Attributliste>)] [, <Wertausdrucksliste>]) <XML-Attribut> := <Wertausdruck> [AS <Attributname>] erzeugt ein XML-Element Beispiel: SELECT XMLELEMENT(NAME "ISBNummer", XMLATTRIBUTES(EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Titel') AS TITEL), EXTRACT(VALUE(b), AS ISBN_Element FROM Buch b; ISBN_ELEMENT <ISBNummer TITEL="XML & Datenbanken"> </ISBNummer> <ISBNummer TITEL="Objektdatenbanken"> </ISBNummer> <ISBNummer TITEL="SQL:1999 & SQL:2003"> </ISBNummer> <ISBNummer TITEL="Datenbanken & Java"> </ISBNummer> 11-25

26 XMLCOLATTVAL XMLCOLATTVAL(<XML-Spaltenwerteliste>) <XML-Spaltenwerte>:=<Wertausdruck> [AS <Elementname>] erzeugt XML-Elemente aus SQL-Wertausdrücken Beispiel: SELECT XMLCOLATTVAL(EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Titel') AS Buchtitel, EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Autor[1]') AS Erstautor) AS Buchtitelautor FROM Buch b WHERE EXISTSNODE(VALUE(b), '//Autor[text()="Gunter Saake"]') = 1; BUCHTITELAUTOR <column name="buchtitel">objektdatenbanken</column> <column name="erstautor">gunter Saake</column> <column name="buchtitel">datenbanken & Java</column> <column name="erstautor">gunter Saake</column> 11-26

27 XMLFOREST XMLFOREST(<XML-Forest-Elementliste>) <XML-Forest-Element>:=<Wertausdruck> [AS <Elementname>] erzeugt einen Wald von XML-Elementen mit optionalen Attributen Beispiel: SELECT XMLFOREST(EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Titel') AS Buchtitel, EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Autor[1]') AS Erstautor) AS Buchtitelautor FROM Buch b WHERE EXISTSNODE(VALUE(b), '//Autor[text()="Gunter Saake"]') = 1; BUCHTITELAUTOR <BUCHTITEL>Objektdatenbanken</BUCHTITEL> <ERSTAUTOR>Gunter Saake</ERSTAUTOR> <BUCHTITEL>Datenbanken & Java</BUCHTITEL> <ERSTAUTOR>Gunter Saake</ERSTAUTOR> 11-27

28 XMLCONCAT XMLCONCAT(<XML-Wertausdrucksliste>) konkateniert XML-Elemente zu einem Wald Beispiel: SELECT XMLCONCAT(EXTRACT(VALUE(b), '//Titel'), EXTRACT(VALUE(b), '//Autor[1]')) AS Buchtitelautor FROM Buch b WHERE EXISTSNODE(VALUE(b), '//Autor[text()="Gunter Saake"]') = 1; BUCHTITELAUTOR <Titel>Objektdatenbanken</Titel> <Autor>Gunter Saake</Autor> <Titel>Datenbanken & Java</Titel> <Autor>Gunter Saake</Autor> 11-28

29 XMLAGG XMLAGG(<XML-Wertausdruck>[ORDER BY, <Sortierausdrucksliste>] ) aggregiert die XML-Elemente einer Gruppe Beispiel: SELECT EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Verlag') AS Verlag, XMLAGG(EXTRACT(VALUE(b), '//Titel')) AS Titel FROM Buch b GROUP BY EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Verlag'); VERLAG International Thomson Publishing dpunkt TITEL XML & Datenbanken <Titel>XML & Datenbanken</Titel> <Titel>Datenbanken & Java</Titel> <Titel>SQL:1999 & SQL:2003</Titel> 11-29

30 XMLSEQUENCE XMLSEQUENCE(<XML-Wertausdruck>) erzeugt aus XML-Elementen ein Array von XML-Werten Beispiel: SELECT EXTRACTVALUE(VALUE(b), AS ISBN, XMLSEQUENCE(EXTRACT(VALUE(b), '//Autor')) AS Autoren FROM Buch b WHERE EXISTSNODE(VALUE(b), '//Autor[text()="Gunter Saake"]') = 1; ISBN AUTOREN XMLSEQUENCETYPE(XMLTYPE(<Autor>Gunter Saake</Autor>), XMLTYPE(<Autor>Ingo Schmitt</Autor>), XMLTYPE(<Autor>Can Türker</Autor>)) XMLSEQUENCETYPE(XMLTYPE(<Autor>Gunter Saake</Autor>), XMLTYPE(<Autor>Kai-Uwe Sattler</Autor>)) 11-30

31 Indexierung Indexunterstützung Volltextindex Pfadindex Funktionaler Index (Wertindex) CREATE INDEX xmlfulltextidx ON Buch b (VALUE(b)) INDEXTYPE IS CTXSYS.CONTEXT; CREATE INDEX xmlpfadidx ON Buch b (VALUE(b)) INDEXTYPE IS CTXSYS.CTXXPATH; CREATE INDEX xmlfunktionalidx ON Buch (EXTRACTVALUE(VALUE(b),'//@Jahr')); 11-31

32 Anfrage, die den Pfadindex nutzt: Indexausnutzung SELECT EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Titel') AS Titel FROM Buch b WHERE EXISTSNODE(VALUE(b),'/Buch/Verlag[text()="dpunkt"]') = 1; Anfrage, die den Volltextindex nutzt: SELECT SCORE(0), EXTRACT(VALUE(b), '//@ISBN') AS ISBN FROM Buch b WHERE CONTAINS(VALUE(b), 'Java', 0) > 0 ORDER BY SCORE(0) DESC; Anfrage, die den funktionalen Index nutzt: SELECT EXTRACTVALUE(VALUE(b), '//Titel') AS Titel FROM Buch b WHERE EXTRACTVALUE(VALUE(b),'//@Jahr') = 2003; 11-32

33 Manipulation UPDATEXML UPDATEXML(<XML-Wertausdruck>, <Ersetzungsliste>[,<Namensraum>]) <Ersetzung> := <XPath-Ausdruck>,<Wert-Ausdruck> ändert einen durch eine XPath-Anfrage definierten Ausschnitt des XML-Wertes Beispiel: UPDATE Buch b SET VALUE(b) = UPDATEXML(VALUE(b), '//Verlag[text()="dpunkt"]/@Ort', 'Zürich'); Buch SYS_NC_ROWINFO$ <Buch ISBN=" " Jahr="2003">... <Verlag Ort="Zürich">dpunkt-Verlag</Verlag>... </Buch> <Buch ISBN=" " Jahr="1997">... <Verlag Ort="Bonn">International Thomson Publishing</Verlag>... </Buch> <Buch ISBN=" " Jahr="2003">... <Verlag Ort="Zürich">dpunkt-Verlag</Verlag>... </Buch> <Buch ISBN=" " Jahr="2003">... <Verlag Ort="Zürich">dpunkt-Verlag</Verlag>... </Buch> 11-33

34 XML-Sichten ermöglichen XML-basierte Sicht auf SQL- bzw. XML-Werte basieren auf dem Prinzip der Objektsichten der Objekttyp ist hier XMLTYPE Beispiel: CREATE VIEW DpunktBuch OF XMLTYPE WITH OBJECT ID DEFAULT AS SELECT VALUE(b) FROM Buch b WHERE EXISTSNODE(VALUE(b), '//Verlag[text()="dpunkt"]') = 1; 11-34

35 Export von Datenbankinhalten mit XML-Syntax Standardabbildung: : SQL ô XML mit Spalten ergeben Elemente der ersten Ebene (top level) Einfache Typen (mit skalaren Werten) als Elemente mit PCDATA Strukturierte Typen und ihre Attribute auf Elemente mit Subelementen für die Attribute abgebildet Komplexe Attribute als hierarchisch geschachtelte Elemente Aus Kollektionstypen werden Listen von Elementen Objektreferenzen und referenzielle Integritätsbedingungen werden auf ID/IDREF innerhalb eines Dokuments abgebildet Tabelleninhalt wird auf ROWSET-Elemente abgebildet < ROWSET> </ ROWSET> DBMS_XMLGEN.getXML('Anfrage') <ROW num="1"> </ROW> <ROW num="n"> </ROW> Benutzerdefinierte Transformation von SQL nach XML mit XSLT möglich 11-35

36 Zusammenfassung Oracle-XML XML-Unterstützung Modell Schemabeschreibung Art der Speicherung Abbildungen von DB auf XML XML-Datentyp Wert-/Funktionsindex Volltextindex Pfadindex Anfragen Volltextsuche Manipulationen XML-Speicherung erweiterbar, objektrelational Validierung möglich text- oder strukturbasiert durch XML-Funktionen, Schemageneratoren, XML-Sichten vorhanden Indexe vorhanden vorhanden vorhanden Anfragen und Manipulation SQL-Methoden mit XPath 1.0 mit dem Intermedia-Text Text-Erweiterungspaket SQL-Methoden mit XPath

37 Kritik des Ansatzes von Oracle Gute Unterstützung von Standards XPath 1.0 XML-Schema SQL/XML Besonderheiten: XML-Sichten Tools für Export und Import von XML-Schemata XSLT-Prozessor, XML-Prozessoren (DOM, SAX), XML-Schema Validator Problem: zu viele parallele, redundante Ansätze Konsolidierung erforderlich! Hier nicht weiter betrachtet! 11-37

38 IBM DB2 mit XMLExtender: : Architektur Anwendung XML-Dokumente DAD Document Access Definition DB2 XML Extender IBM DB2 Datenbank Dateisystem Dateisystem Dateisystem Dateisystem 11-38

39 Abbildung zwischen XML und SQL Abbildungen aus "IBM DB2 Universal Database XML Extender Administration and Programming, Version " 11-39

40 Speicherungsstruktur: Abbildung von XML auf Datenbanken Varianten zur Abbildung von XML auf Datenbanken XML-Column-Ansatz: basiert auf XML-Datentyp XML-Collection-Ansatz: basiert auf Zerlegung der XML-Dokumente in Datenbanktabellen und -spalten Tabellen mit XML-Spalten (Ansatz: XML-Column Column) Diverse XML-Datentypen XMLCLOB: XML-Dokumente als CLOBs gespeichert XMLVARCHAR: XML-Dokumente als VARCHARs gespeichert XMLFILE: XML-Dokumente im Dateisystem gespeichert Zusätzliche materialisierte Sichten: Extraktion von ausgewählten XML-Inhalten aus den Dokumenten Materialisierung dieser Inhalte in sog. Seitentabellen Seitentabellen werden in der Document Access Definition (DAD) definiert Methoden zur Verarbeitung von XML-Dokumenten ergänzen XML-Datentypen besprechen wir später 11-40

41 Erzeugen der Tabellen mit XML-Typen und Einfügen von Dokumenten Einrichten der XML-Erweiterungen für die Datenbank über XML Extender Admin Wizard oder Command Window > dxxadm enable_db XMLDB XMLDB heisst hier unsere Beispieldatenbank Definition der Tabellen zur Aufnahme von XML-Dokumenten Variante 1: Erzeugen mit dem XML Extender Admin Wizard Variante 2: SQL CREATE TABLE Buch ( Inhalt DB2XML.XMLVARCHAR ) Einfügen eines XML-Dokuments INSERT INTO Buch (Inhalt) VALUES (DB2XML.XMLVARCHARFromFile('C:\XMLDIR\buch01.xml')) 11-41

42 Definition der Abbildung durch eine DAD mit dem XML-Column Column-Ansatz Document Access Definition (DAD) Beschreibung der Abbildungen zwischen XML und Datenbanktabellen über ein XML-Dokument, das sog. DAD-Dokument (im Dateisystem) Syntax für den XML-Column Column-Ansatz (spezifiziert in dad.dtd von IBM): Tabellen-Element: <table> Attribut Tabellenname: name="tabname" Spalten-Element: <column> Attribut Spaltenname: name="colname" Attribut Datentyp: type="typespecifier" Attribut Pfad im XML-Dokument: path="xpath-" multi_occurrence="boolean" Beim Registrieren der DAD werden die Seitentabellen und Trigger zu deren Wartung automatisch erzeugt C:\> dxxadm enable_column DBName Tabellenname XMl-Attributname DADName Beispiel: C:\> dxxadm enable_column XMLDB Buchlob Inhalt buch.dad 11-42

43 Beispiel für eine XML-Column Column-DAD <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE DAD SYSTEM "C:\XMLDIR\dad.dtd"> <DAD> <dtdid>buch.dtd</dtdid> <validation>yes</validation> <Xcolumn> <table name="buch"> <column name="isbn" type="varchar(20)" multi_occurrence="no"/> <column name="jahr" type="varchar(4)" multi_occurrence="no"/> <column name="titel" type="varchar(80)" path="/buch/titel" multi_occurrence="no"/> <column name="untertitel" type="varchar(80)" path="/buch/untertitel" multi_occurrence="no"/> <column name="verlag" type="varchar(50)" path="/buch/verlag" multi_occurrence="no"/> <column name="verlagsort"type="varchar(50)" multi_occurrence="no"/> <column name="auflage" type="varchar(2)" path="/buch/auflage" multi_occurrence="no"/> </table> <table name="buchautor"> <column name="autor" type="varchar(50)" path="/buch/autor" multi_occurrence="yes"/> </table> </Xcolumn> </DAD> Autoren können in den Dokumenten mehrfach auftreten IBM's DTD für DAD's Angabe einer DTD, die das DAD erfüllen muss 11-43

44 XML-Column Column-Ansatz für die Beispiel-Dokumente XML-Tabelle Buchlob ROOT_ID Inhalt 1 <Buch>...</Buch> 2 <Buch>...</Buch> 3 <Buch>...</Buch> DAD- Spezifikation Trigger überwachen Laden der Dokumente Aus der DAD generiert das DBMS automatisch die korrespondierenden Seitentabellen Seitentabelle Buchautor ROOT_ID SEQNO Autor Meike Klettke Holger Meyer Gunter Saake... Seitentabelle Buch ROOT_ID ISBN Jahr Titel Untertitel Verlag Verlagsort Auflage XML & Datenbanken XML-Dok dpunkt Heidelberg Objektdatenbanken Konzepte, ITP Bonn SQL:1999 & SQL:2003 Objekt dpunkt Heidelberg Datenbanken & Java JDBC, dpunkt Heidelberg

45 Definition der Abbildung durch eine DAD mit dem XML-Collection Collection-Ansatz Zerlegung von XML-Dokumenten Abbildung von XML auf Datenbank dxxinsertxml() arbeitet auf XML-Kollektionen mit fester DAD dxxshredxml() arbeitet auf XML-Kollektionen mit variabler DAD Abbildung von Datenbank auf XML dxxretrievexml() arbeitet auf XML-Kollektionen mit fester DAD dxxgenxml() arbeitet auf XML-Kollektionen mit variabler DAD Aufruf dieser Stored Procedures nur aus einem Anwendungsprogramm möglich!!! Aufruf aus dem Anwendungsprogramm ist nicht akzeptabel, daher hier nicht weiter ausgeführt 11-45

46 Definition der Abbildung durch eine DAD mit dem XML-Collection Collection-Ansatz DAD-DTD DTD stellt verschiedene XML-Elemente zur Verfügung, um die Abbildung zwischen Datenbank und XML festzulegen Element SQL_stmt: Angabe einer SQL-Anfrage Element prolog: Angabe des Prologs zum XML-Dokument Element element_node: Definition von Zielelementen Attribut name: Tag des Zielelements Element attribute_node: dito XML-Attribute Attribut name: Name des Zielattributs Element column: Bezug zur Spalte im Anfrageergebnis Umgekehrte Abbildung von XML auf Datenbankinhalten ist auch möglich Element RDB_node anstelle von SQL_stmt Angabe von Tabellennamen und evtl. Join-Bedingungen 11-46

47 Vorgehen: Abbildung von SQL nach XML Spezifiziere XML-Collection Collection-DAD (z.b( z.b. buchcol.dad; siehe nächste Folie) Erzeuge entsprechende Zieltabelle,, die eine XML-Spalte enthält CREATE TABLE result_tab (Inhalt DB2XML.XMLVARCHAR) Generiere XML-Collection (Fülle( Zieltabelle mit generierten XML-Werten Werten) ) C:\> dxxgenx XMLDB C:\XMLDIR\buchcol.dad result_tab 11-47

48 Beispiel für eine XML-Collection Collection-DAD <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE DAD SYSTEM "C:\XMLDIR\dad.dtd"> <DAD> <validation>no</validation> <Xcollection> <SQL_stmt> SELECT ISBN, Titel, Verlag, Verlagsort FROM Buch ORDER BY ISBN </SQL_stmt> <prolog>?xml version="1.0"?</prolog> <root_node> <element_node name="buch"> <attribute_node name="isbn"> <column name="isbn"/> </attribute_node> <element_node name="titel"> <text_node><column name="titel"/></text_node> </element_node> <element_node name="verlag"> <attribute_node name="ort"> <column name="verlagsort"/> </attribute_node> <text_node><column name="verlag"/></text_node> </element_node> </element_node> </root_node> </Xcollection> </DAD> 11-48

49 Generierte XML-Collection SELECT * FROM result_tab <?xml version="1.0"?> <Buch ISBN=" "> <Titel>Objektdatenbanken</Titel> <Verlag Ort="Bonn">International Thomson Publishing</Verlag> </Buch> <?xml version="1.0"?> <Buch ISBN=" "> <Titel>XML & Datenbanken</Titel> <Verlag Ort="Bonn">dpunkt</Verlag> </Buch> <?xml version="1.0"?> <Buch ISBN=" "> <Titel>SQL:1999 & SQL:2003</Titel> <Verlag Ort="Bonn">dpunkt</Verlag> </Buch> <?xml version="1.0"?> <Buch ISBN=" "> <Titel>Datenbanken & Java</Titel> <Verlag Ort="Bonn">dpunkt</Verlag> </Buch> 11-49

50 Anfragen XML-Extender XML-Erweiterung bietet Funktionen für Anfragen und Manipulationen Extract-Funktionen: DB2XML.EXTRACT<Datentyp>(<XML-Wertausdruck>, <XPath-Ausdruck>) Beispiel: SELECT a.returnedvarchar FROM Buchlob, TABLE(DB2XML.EXTRACTVARCHARS(Inhalt, '//Autor')) a Begrenzte Unterstützung des SQL/XML-Standards Standards XMLAGG XMLELEMENT XMLATTRIBUTE 11-50

51 ExtractXXX(<XML (<XML-Wertausdruck>, <XPath< XPath-Ausdruck>) Abbildung aus "IBM DB2 Universal Database XML Extender Administration and Programming, Version 8, 2002" 11-51

52 XMLVARCHAR DB2XML.XMLVARCHAR(<Zeichenkettenausdruck> ) erzeugt einen XML-Wert Beispiel: SELECT DB2XML.XMLVARCHAR('<isbn>' ISBN '</isbn>') AS ISBN_Element FROM Buch ISBN_ELEMENT <ISBNummer> </ISBNummer> <ISBNummer> </ISBNummer> <ISBNummer> </ISBNummer> <ISBNummer> </ISBNummer> 11-52

53 XMLELEMENT XMLELEMENT(NAME <Elementname> [, XMLATTRIBUTES(<XML-Attributliste>)] [, <Wertausdrucksliste>]) <XML-Attribut> := <Wertausdruck> [AS <Attributname>] erzeugt ein XML-Element Beispiel: SELECT VARCHAR(XML2CLOB(XMLELEMENT( NAME "ISBNummer", XMLATTRIBUTES(Titel), ISBN))) AS ISBN_Element FROM Buch ISBN_ELEMENT <ISBNummer TITEL="XML & Datenbanken"> </ISBNummer> <ISBNummer TITEL="Objektdatenbanken"> </ISBNummer> <ISBNummer TITEL="SQL:1999 & SQL:2003"> </ISBNummer> <ISBNummer TITEL="Datenbanken & Java"> </ISBNummer> 11-53

54 XMLAGG XMLAGG(<XML-Wertausdruck> aggregiert die XML-Elemente einer Gruppe Beispiel: SELECT Verlag, VARCHAR(XML2CLOB(XMLAGG(XMLELEMENT(NAME "Titel", Titel)))) AS Titel FROM Buch GROUP BY BY Verlag VERLAG International Thomson Publishing dpunkt TITEL XML & Datenbanken <Titel>XML & Datenbanken</Titel> <Titel>Datenbanken & Java</Titel> <Titel>SQL:1999 & SQL:2003</Titel> 11-54

55 Manipulation Manipulationen über spezielle Methoden der XML-Typen möglich Syntax: DB2XML.UPDATE(<XML-Wertausdruck>, <XPath-Ausdruck>, <NeuerWert>) Beispiel UPDATE Buchlob SET Inhalt = DB2XML.UPDATE(Inhalt, '//Verlag[text()="dpunkt"]/@Ort', 'Zürich') Mit dem XML-Column Column-Ansatz werden die Änderungen automatisch auf den Seitentabellen nachgezogen 11-55

56 Indexierung Indexunterstützung Wertindexe (B-Baum, Bitmap, etc.) auf den Seitentabellen Volltextindex (mit Text Extender) auf den XML-Typen Erweiterung des Volltextindex für IR auf XML Mitführen der Pfadinformation im Index Unterstützung für Pfadausdrücke Beispiel: contains-ausdruck enthält im zweiten Parameter eine Query für den Text Extender SELECT Inhalt FROM Buchlob WHERE contains(dscrhandel, MODEL order SECTION(//Buch/Covertext) "Datenbank" ) = 1 Retrievalmodell Pfadausdruck zur Einschränkung der Suche 11-56

57 Zusammenfassung IBM DB2 XML-Unterstützung Modell Schemabeschreibung Art der Speicherung Abbildungen von DB auf XML XML-Datentyp Wertindex Volltextindex Pfadindex Anfragen Volltextsuche Manipulationen XML-Speicherung erweiterbar, objektrelational Validierung bei Import möglich textbasiert oder benutzerdefiniert-strukturbasiert durch DAD vorhanden Indexe Standard-DBS DBS-Indexe auf Seitentabellen mit TextExtender nur im TextExtender Anfragen und Manipulation SQL-Methoden mit XPath-Dialekt mit TextExtender SQL-Methoden mit XPath-Dialekt 11-57

58 Kritik des Ansatzes von DB2 Schlechte Unterstützung von Standards DAD statt XML-Schema Eigener XPath-Dialekt anstatt XPath 1.0 Keine volle Unterstützung von SQL/XML Schlechte Integration der Tools mit dem Komplettsystem bzw. SQL Umständliches Aktivieren von XML-Unterstützung für Datenbanken, Tabellen Unnötige Koexistenz verschiedener, teilweise redundanter Ansätze Beispiel: XML-Unterstützung durch XML Extender vs. SQL/XML-Funktionalität Keine Unterstützung modellbasierter Abbildungen Vieles befindet sich offensichtlich noch im Beta-Stadium, auch wenn es offiziell schon lange released ist! 11-58