XML und Datenbanken

1
XML und Datenbanken
2
Motivation

• XML-Dokumente können für sehr verschiedene
  Anwendungen eingesetzt werden
• Aussehen der Dokumente unterscheidet sich stark
• Vielzahl von Methoden zur Speicherung existiert
• verschiedene Abfragemethoden
• Mehrere Varianten zur Modellierung von
  XML-Dokumenten und deren Struktur

3
Daten oder Dokumente (1)

• Lesbare Dokumente (dokumentzentriert)
• sind selten genau gleich strukturiert
• Reihenfolge ist wichtig
• sinntragende Daten auf allen Ebenen, viel Mixed
  Content
• Volltextsuche ist unabdingbar, aber nicht
  ausreichend
• Beispiele
• Zeitschriftenbeiträge, Bücher
• Gebrauchsanweisungen, Handbücher
• e-Mail
• Präsentationen
• Verträge
• 70 der relevanten Geschäftsinformationen in
  Textdokumenten

4
Daten oder Dokumente (2)

• Datenzentrierte Dokumente
• wie Daten im herkömmlichen Sinn (z.B. in
  relationalen Datenbanken)
• Reihenfolge ist oft nicht relevant
• sind einheitlich und meist einfach strukturiert
• haben Datentypen
• sinntragende Daten in Blattelementen oder
  Attributen
• Mixed Content ist die Ausnahme (oder Dekoration)
• Beispiele
• Telefonbücher
• wissenschaftliche Daten
• Fahrpläne, Flugpläne
• Bestellungen

5
Daten und Dokumente

• Semistrukturierte Daten
• Strukturiert Felder
• Unstrukturiert binäre Daten wie Text, Video- und
  Audio-Streams, Bilder (in XML External Entities,
  CDATA Sections)
• unregelmäßiges Auftreten von Hyperlinks
• Mangel an Struktur
• Mischform aus datenzentriert und
  dokumentenzentriert
• Struktur implizit oder verborgen
• Integration von Daten aus heterogenen Quellen
  (hierfür strukturiertes Modell oft zu restriktiv)
• Bestimmte Anfragetypen ignorieren Schema bewußt
  (z.B. Zeichenkettensuche über gesamte Datenbank
  hinweg)
• Beispiel Krankenakten
• Krankenakten
• Daten Geburtsdatum, Adresse, etc,
• binäre Daten Röntgenbilder
• Dokumente Diagnose, Anamnese etc.

6
Klassifikation Beispiel
Datenzentrierte Dokumente (strukturiert,
regulär Beispiele Produktkataloge,
Bestellungen,
Rechnungen) Dokumentzentrierte Dokumente
(unstrukturiert, irregulär Beispiele
wissenschaftliche Artikel,
Bücher, E-Mails, Webseiten) Semistrukturierte
Dokumente (datenzentrierte und
dokumentenzentrierte Anteile Beispiele
Veröffentlichungen, Amazon)
ltordergt ltcustomergtMeyerlt/customergt
ltpositiongt ltisbngt1-234-56789-0lt/isbngt
ltnumbergt2lt/numbergt ltprice currencyEurogt30.0
0lt/pricegt lt/positiongt lt/ordergt
ltcontentgt XML builds on the principles of two
existing languages, ltemphgtHTMLlt/emphgt and
ltemphgtSGMLlt/emphgt to create a simple mechanism
.. The generalized markup concept .. lt/contentgt
ltbookgt ltauthorgtNeil Bradleylt/authorgt
lttitlegtXML companionlt/titlegt ltisbngt1-234-56789-0
lt/isbngt ltcontentgt XML builds on the
principles of two existing languages,
ltemphgtHTMLlt/emphgt and .. lt/contentgt lt/bookgt
7
Warum XML in Datenbanken

• XML als SGML-Nachfolger
• entstehende Dokumente müssen gespeichert werden
• XML als Austauschformat
• Originaldaten werden in XML transformiert
• Austauschdaten müssen aber ebenfalls gespeichert
  werden (z.B. beim Empfänger)
• Nur die Speicherung in Datenbanken garantiert
• mächtige und effiziente Suchfunktionen
• transaktionsorientierte Speicherung
• Mehrbenutzerbetrieb
• Anwendungen
• Dokumentenverwaltung
• Website-Management
• Verkaufsunterstützung
• Information Publishing

8
Speicherung von XML-Dokumenten
Als Dateien / Clobs
Speicherung der Dokumentstruktur
Strukturierte Speicherung in Datenbanken
Volltextindex
Vollständiges Mapping
Abbildung der Graphstruktur
Volltextindex und XML-Index
Benutzer- definiertes Mapping
Abbilden des DOM-Modells
Für dokument-zentrierte XML-Dokumente
Für semistrukturierte XML-Dokumente
Für daten-zentrierte XML-Dokumente
9
BeispielSpeicherung mit Volltext-Index
lthotelgt
lthotelnamegtHotel Hübnerlt/hotelnamegt
Verweis
Begriff
ltadressegt
ltplzgt18119lt/plzgt
hotel
ltortgtWarnemündelt/ortgt
Warnemünde
ltstrassegtSeestraßelt/strassegt
Rostock
ltnummergt12lt/nummergt
ort
lt/adressegt
ltanreisebeschreibunggt
anreisebeschreibung
Aus Richtung Rostock kommend ...
lt/anreisebeschreibunggt
lt/hotelgt
- bekannte Methode (älter als relationale
Datenbanken) - Boolesches Retrieval (AND, OR, NOT)
10
BeispielRelationale Speicherung von XML
XML-Dokument
HotelID Hotelname Adresse Preise
H0001 Hotel Hübner A0001 P0001
Hotel
lthotel url"www.hotel-huebner.de"gt
lthotelnamegtHotel Hübnerlt/hotelnamegt
ltadressegt
ltortgtWarnemündelt/ortgt
AdresseID Ort Strasse ...
A0001 Warnemünde Seestraße
Adresse
ltstrassegtSeestraßelt/strassegt
...

lt/adressegt

ltpreisegt
lteinzelzimmergt198lt/einzelzimmergt
Preise
PreiseID Einzelzimmer ...
P0001 198
...

lt/preisegt
lt/hotelgt

• DTD ist erforderlich
• - Anfragen verwenden SQL - Funktionalität
• - Datentypen

11
BeispielHybride Ansätze zur Speicherung

• Auswahl
• unterschiedlicher
• Speicherungsmethoden
• für verschiedene
• Dokumentanteile

lthotelgt
lthotelnamegtStrand Hotel Hübnerlt/hotelnamegt
ltadressegt
ltplzgt18119lt/plzgt
ltortgtWarnemündelt/ortgt
ltstrassegtSeestraßelt/strassegt
ltnummergt12lt/nummergt
lttelefongt0381/5434-0lt/telefongt
lt/adressegt
lthausbeschreibunggt Sie finden unser elegant und
komfortabel eingerichtetes 4-Sterne Hotel
direkt an der Strandpromenade von Warnemünde
mit Blick auf Leuchtturm, Hafeneinfahrt
und Ostsee. lt/hausbeschreibunggt
lt/hotelgt
Sie finden unser elegant und
komfortabel eingerichtetes 4-Sterne Hotel
direkt an der Strandpromenade von Warnemünde
mit Blick auf Leuchtturm, Hafeneinfahrt
und Ostsee.
Hotel
Ort Strasse
Telefon
0381/5434-0
Strand Hotel Hübner
Warnemünde
Seestraße
12
XSQL

• XML SQL
• Bestandteil des Oracle XDK (XML Development Kit)
• XML-formatierte Ausgabe von relational
  gespeicherten Daten in jedem DBMS verfügbar
• Grundidee
• relational gespeicherte Daten als XML darstellen
• Einbettung von SQL-Anweisungen in XML
• Weiterverarbeitung mittels XSL-Stylesheets
  möglich

13
Vorteile von XSQL Pages

• einfache Generierung von XML-Dokumenten auf der
  Basis von SQL Queries
• erlaubt Insert-, Update- und Delete-Operationen
• unterstützt XSL Transformation durch Anwendung
  von XML Stylesheets, beliebige Zielformate wie
  z.B. HTML
• dient als Input für den XSQL Page Processor
• Trennung der Daten von der Darstellung

14
XSQL Page Verarbeitung

• Bestandteile
• XSQL Pages
• SQL Queries
• DML und DDL in XML Tags
• XSQL Page Processor (in Java)
• nimmt XSQL Pages als Input
• erzeugt dynamische XML Seiten mit den Ergebnissen
  der SQL-Queries
• XSQL Servlet
• erlaubt XSQL Page Verarbeitung im Web
• Erweiterbare Stylesheets
• optional
• XSL Transformationen zur Formatierung des Output

15
Verarbeitung von XSQL Pages
Einführendes Beispiel
XSQL Page Input
lt?xml version1.0 ?gt ltxsqlquery
connectiondemo xmlnsxsqlurnoracle-xsqlgt
SELECT Hello World AS greeting FROM
DUAL lt/xsqlquerygt
XML Output
ltROWSETgt ltROW num1gt ltGREETINGgtHello
Worldlt/GREETINGgt lt/ROWgt lt/ROWSETgt
16
XSQL Queries und Connections

• XSQL Page erlaubt die Definition von SQL Queries
• Query ist eingebettet in ein xsqlquery Tag
• Connection-Attribut definiert die
  Verbindungsinformaiton zur Datenbank
• Connection Name wird aufgelöst in einer
  Konfigurationsdatei XSQLConfig.xml (in xsql/lib)
• Beispiel

ltconnectiondefsgt ltconnection namedemogt ltusern
amegtxuserlt/usernamegt ltpasswordgtxuserlt/passwordgt
ltdburlgtjdbcoraclethin_at_localhost1521mydblt/dbur
lgt ltdrivergtoracle.jdbc.driver.OracleDriverlt/drive
rgt lt/connectiongt ... lt/connectiondefsgt
17
XSQL Page Processor Architektur
XSL Stylesheet
XSQLConfig
XSQL Page
Datenbank
XML o.a. Formate
18
Überblick über XSQL Tags

• ltxsqlquerygt
• ltxsqldmlgt
• ltxsqlset-stylesheet-paramgt
• ltxsqlinsert-requestgt
• ltxsqlinclude-xmlgt
• ltxsqlinclude-request-paramsgt
• ltxsqlinclude-xsqlgt
• ltxsqlinclude-owagt
• ltxsqlactiongt
• ltxsqlref-cursor-functiongt
• ltxsqlinclude-paramgt
• ltxsqlset-session-paramgt
• ltxsqlset-page-paramgt
• ltxsqlset-cookiegt
• ltxsqlinsert-paramgt

19
Anpassung von XSQL Queries
Attribute für xsqlquery
rowset-element Elementname für Anfrageergebnis leerer String, wenn kein Elementname gewünscht
row-element Elementname für jede Zeile im Anfrageergebnis leerer String, wenn kein Name gewünscht
max-rows Maximalanzahl von Zeilen, die vom Ergebnis ausgegeben werden sollen, sinnvoll z.B. für Top-N-Queries
skip-rows Anzahl von Zeilen, die übersprungen werden soll vor Darstellung des Ergebnisses
id-attribute Attributname für id-Attribute für jede Zeile im Anfrageergebnis
id-attribute-column Zu nutzender Spaltenname, um den Wert des id-Attributs in jeder Ergebniszeile zu liefern
null-indicator Wenn auf y oder yes gesetzt Null-Indicator-Attribut bei den Elementen genutzt, dessen Wert NULL ist
20
XSQL Query Parameter
Beispiel Deklaration einer parametrisierten
Query in einer XSQL Page
lt?xml version1.0 ?gt lt?xml-stylesheet
typetext/xsl hrefemp.xsl?gt ltxsqlquery
connectiondemo xmlnsxsqlurnoracle-xsql fi
nd sortENAME null-indicatoryesgt SELECT
FROM EMP WHERE ENAME LIKE _at_find ORDER
BY _at_sort lt/xsqlquerygt
Die Parameterwerte können in einer URL geliefert
werden, z.B. http//localhost/xsql/demo/emp.xsql?
findAsortSAL
21
Aufruf XSQL Page Processor
Kommando- Zeile
Java Applikation
XSQL Page Processor
XSQL Servlet
Java Server Page
22
Aufruf XSQL von der Kommandozeile

• Beispiel1
• Lese Fluginformation von San Francisco mittels
  xsql Command Line Utility
• gtxsql airport.xsql airportsfoxml-stylesheetnon
  e
• Beispiel2
• Es hängt von der XSQL Page ab, welche Aktion
  ausgeführt werden sollen
• Ausführung einer Insert-operation, 2. Parameter
  gibt die XML Quelle an, die durch XSQL Page
  eingefügt werden soll, dafür kann URL verwendet
  werden
• gtxsql insertnewsstory.xsql
• posted-xmlhttp//www.news.com/source

23
XSQL Servlet Environment
Web Server mit Servlet Engine
XSQL Page Processor
http
JDBC
Web-Browser
Oracle DB
XSQL Servlet