Gliederung / Inhaltsüberblick

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1 Datenbanken und Informationssysteme 2 SS 2002 Prof. Dr. Stefan Böttcher Universität Paderborn Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 1 Gliederung / Inhaltsüberblick XML-Datenbanken Cache-Management für mobile XML-Datenbanken Enterprise Java Beans Zugriffskontrolle und Synchronisation in XML-Datenbanken Objekt-Relationale Datenbanken Objektorientierte Datenbanken DOM, SAX, XPath und XQuery Prädikative Validierung und Ihre Übertragung auf XPath JDO XSP Integritätskontrolle und XML Schema SOAP Synchronisation ( Xopen, ) Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 2 Prof. Dr. Stefan Böttcher 1

2 Motivation: Szenario Lesen Schreiben Wiederverwenden Zugriffsrechte Client Client entscheiden ohne Dokument-Zugriff XML-Dokument Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 3 Voraussetzung : XPath XML Dokument name = meier auftrag adresse auftrag adresse XPath : / / [@name=meier] / auftrag // * für Zugriffswünsche, Zugriffsrechte, Sperren Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 4 Prof. Dr. Stefan Böttcher 2

3 wofür XPath : Szenario und Ziele Szenario: - XML Dokument auf Server - viele (mobile) Clients nebenläufig - Zugriffe mit XPath - Zugriffsrechte in XPath Zugriffskontrolle Synchronisation Beweis statt zusätzlicher Filter mit XPath statt auf Fragmenten Wiederverwendung von Ergebnissen Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 5 Zugriffskontrolle name = meier auftrag adresse auftrag adresse Zugriffswunsch: / / [@name=meier] / auftrag // * Zugriffsrecht: / / // * Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 6 Prof. Dr. Stefan Böttcher 3

4 Synchronisation von Zugriffen (1) name = meier auftrag adresse auftrag adresse? Schreibwunsch (Benutzer 1): / / [@name=meier] / auftrag // * Schreibwunsch (Benutzer 2): / // adresse // * Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 7 Synchronisation von Zugriffen (2) name = meier auftrag adresse auftrag adresse Schreibwunsch (Benutzer 1): / / [@name=meier] / auftrag // * Í Lesesperre (Benutzer 1) auf / / [@name=meier] Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 8 Prof. Dr. Stefan Böttcher 4

5 Wiederverwendung von Ergebnissen name = meier auftrag adresse auftrag adresse Zugriffswunsch: / / [@name=meier] / auftrag // * bereits lokal gespeichertes Ergebnis: / / // * Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 9 Unvollständige Beweiser Wiederverwendung von Anfrageergebnissen XP1 ( DTD ) XP2 ( DTD )? Å im Zweifel Anfrageergebnis nicht wieder verwenden XP1 ( DTD ) XP2 ( DTD ) Parallele Zugriffe XP1 ( DTD ) XP2 ( DTD ) =? Å im Zweifel Zugriffe verzögern XP1 ( DTD ) XP2 ( DTD ) Zugriffrechte XP1 ( DTD ) XP2 ( DTD )? Å im Zweifel Zugriffsrecht nicht gewähren XP1 ( DTD ) XP2 ( DTD ) Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 10 Prof. Dr. Stefan Böttcher 5

6 unterstützte Achsen und Knotentests erlaubt sind //*/E 1. absolute Pfade ///auftrag und relative Pfade../auftrag 2. unterstützte Achsen: self, parent, ancestor, ancestor-or-self, child, descendant, descendant-or-self, namespace und attribute, nicht unterstützte Achsen: following (-sibling), preceding (-sibling) Å im Zweifel etwas mehr sperren (../E ) 3. Kontentests: alle node name tests inkl. wildcards * und name-spaces, aber nicht node type tests: text(), comment(), processing-instruction() Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 11 unterstützte predicate filters Für predicate filter [B] werden nur folgenden B unterstützt: Existenz-Tests, und../e Vergleiche mit = und!=, 52 =../E B1 and B2, B1 or B2, not B1 Å Im Zweifel etwas mehr sperren Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 12 Prof. Dr. Stefan Böttcher 6

7 DTD beschreibt eine Menge möglicher (valider) Dokumente benutzt, um * und // in XPath-Ausdruck zu expandieren ANY möglich, aber ineffizient rekursive DTDs ausrollen bis zu beschränkter Tiefe Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 13 Normalisierung 1. relative Pfade zu absoluten alle Knoten ///auftrag.. / * Å / / / auftrag /.. / * 2. ersetze.., *, etc. Å / / [./auftrag ] / * Å / / [./auftrag ] / ( auftrag adresse ) auftrag adresse [../auftrag ] Schiebe alle Filter in Blatt-Knoten Å / / / ( auftrag [../auftrag ] adresse [../auftrag ] ) Å / / / ( auftrag adresse [../auftrag ] ) Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 14 Prof. Dr. Stefan Böttcher 7

8 1. relative Pfade zu absoluten../* ==> ///auftrag/../* Normalisierung 2. Ersetze *, sowie ancestor-or-self, ancestor, descendent-or-self, decendant durch self, child, (parent) anhand ausgerollter DTD 3. Wandle absolute Pfade in Prädikatfiltern in relative 4. Schiebe alle Filter in die Blatt-Knoten und fasse sie dort zu einem zusammen / / auftrag [../@name= meier ] [./woche= 6 ] Å / / auftrag [../@name= meier and./woche= 6 ] Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 15 Lösung 1 - ohne Predicate Filter überdecke Bäume (gleiche Knoten übereinander legen) XP1 XP2 adresse auftrag adresse Subset-Test : Für alle zugegriffenen Knoten von XP1 gibt es einen korrespondieren zugegriffenen Knoten in XP2 Überlapp-frei: Für alle zugegriffenen Knoten von XP1 gibt es keinen korrespondieren zugegriffenen Knoten in XP2 Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 16 Prof. Dr. Stefan Böttcher 8

9 Lösung 1 - Diskussion Rechte, Sperren vergröbern Filter weglassen im Zweifel mehr sperren => Filter true( ) schnell (Aufwand begrenzt durch ausgerollte DTD) Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 17 Lösung 2 - mit Predicate Filter überdecke Bäume und bilde Paare von Predicate Filtern XP1 XP2 auftrag adresse auftrag adresse [ false() ] [../@name= m ] [ true() ] [../auftrag ] FE 1 FE 1 FE 2 FE 2 Subset-Test : FE 1 => FE2 Überlappungs-frei : FE1 and FE2 ist unerfüllbar muss für alle korrespondierenden Paare gelten Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 18 Prof. Dr. Stefan Böttcher 9

10 Tester(1): umwandeln in Pfad-DNF FE1 => FE2 FE1 and not FE2 ist unerfüllbar [. = meier ] =>../@name [. = heinz ] (Recht) Å../@name [. = meier ] and not../@name [. = heinz ] unerfüllbar? Formel unerfüllbar Pfad-DNF der Formel unerfüllbar 1. Negationen nach innen schieben not (../@name [. = heinz ] ) Å not../@name or../@name [.!= heinz ] 2. Disjunktionen und Konjunktionen aus Locationpfaden heraus ziehen <path>[ X or Y ] Å <path>[ X ] or <path>[ Y ]. 3. Disjunktive Normalform erstellen Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 19 Tester(2): Pfadbedingungen Pfad-DNF unerfüllbar jede Konjunktion ist unerfüllbar Konjunktion unerfüllbar? Bedingungen einer Konjunktionen sortieren:../@a3, not (../@a5 ) alphabetisch nach Pfaden, dann =-Vergleiche, dann!=-vergleiche Falls Konjunktion enthält < Pfad > und not ( < Pfad > ) oder Konjunktion enthält <Pfad> =... und not ( < Pfad > ) oder Konjunktion enthält <Pfad>!=... und not ( < Pfad > ) Å unerfüllbar sonst Graphtest für = und!= -Vergleiche Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 20 Prof. Dr. Stefan Böttcher 10

11 Tester(3): Graphtest für = 3 and./@a3 =./@a5 and./@a5 = 5 3./@a3./@a5 5 - pro Konstante ( z.b. 3 ) und pro Pfad ( z.b../@a5 ) je einen Knoten - Kanten für Vergleiche (=) und (!=) zwischen den Knoten - bei Vergleich (=) : Knoten vereinigen - enthält ein Knoten 2 verschiedene Zahlkonstanten Å unerfüllbar Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 21 Tester(4):!= - Vergleiche./@a3 =./@a5 and./@a5 =./@a7 and./@a3!=./@a7./@a3./@a5./@a7 Bei Vergleich (!=) testen : (!=)-Kante von einem Knoten zu sich selbst Å unerfüllbar sonst : Konjunktion (vermutlich) erfüllbar Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 22 Prof. Dr. Stefan Böttcher 11

12 mehrfache Elemente jeweils andere Elementnamen = 6 and../e/@a = 8 -->../e(1)/@a = 6 and../e(2)/@a = 8 not (../e/@a ) --> not(../e(x)/@a ) für alle X Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 23 Zusammenfassung Zugriffsrechte / Anfrageergebnisse wiederverwenden Parallele Zugriffe erlauben XP1 ist Teilmenge von XP2 XP1 ist überlappungsfrei mit XP2 XP1 und XP2 normalisieren für jedes Paar korrespondierender Knoten: Pfad-DNF Konjunktion sortieren not(<pfad>) and <Pfad> not(<pfad>) and <Pfad> =... not(<pfad>) and <Pfad>!=... = -Vergleiche Å Knoten zusammenfassen (!=)-Kante von einem Knoten zu sich selbst Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 24 Prof. Dr. Stefan Böttcher 12

13 Zusammenfassung Zugriffsrechte / Anfrageergebnisse wiederverwenden Parallele Zugriffe erlauben XP1 ist Teilmenge von XP2 XP1 ist überlappungsfrei mit XP2 XP1 und XP2 normalisieren ( DTD ausrollen ) für jedes Paar korrespondierender Knoten: Pfad-DNF exponentiell ( aber klein ) Konjunktion sortieren O ( n log n ) not(<pfad>) and <Pfad> linear not(<pfad>) and <Pfad> =... O ( n² ) not(<pfad>) and <Pfad>!=... O ( n² ) = -Vergleiche Å Knoten zusammenfassen O ( n² ) (!=)-Kante von einem Knoten zu sich selbst O ( n² ) Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 25 Ausblick andere Vergleiche ( <, >, =, <=, >= ) O ( n ³ ) und Addition von Konstanten z.b../e1/@a1 + 5 Weitere Vergleiche ( <, >, =, <=, >=,!= ) exponentiell ist Pfad-DNF verzichtbar?? Rekursion mit beliebiger Tiefe? Datenbanken und Informationssysteme 2 - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie XSW - 26 Prof. Dr. Stefan Böttcher 13