XML - Datenbankenam Beispiel „Tamino“

von Sven Neuberg

Seminar: „Verteilte Datenbanken“

07.05.2002

Gliederung

Was ist XML ?

XML – Datenbanken

Einteilung in Kategorien

wichtige Features

Anfragetypen

Konzepte der Speicherung

„Tamino“ – ein XML – Datenbanksystem

Konzept

Architektur

Was ist XML ?

Metasprache für Auszeichnungssprachen wie z.B. HTML

XML liefert die Regeln, die beim Definieren von

Dokumenttypen angewendet werden Dokumenttyp:

gleiche Elementtypen Elemente alle in gleicher Weise ineinander verschachtelt

Ziel:

Schaffung Dokumente gleicher Struktur flexibler Informationsaustausch

Was ist XML ?Beispiel

<?XML version=“1.0”?> zeigt, daß es sich um ein XML-Dokument handelt

<Vortrag Uhrzeit=“17:15 Uhr”>

Start-Tag mit Attributname und -wert

<Thema>XML-Datenbanken</Thema>

Element

<Vortragender>Sven Neuberg

<Zweck>Seminar</Zweck></Vortragender>

</Vortrag> End-Tag

Was ist XML ?wichtige Eigenschaften

Baumstruktur

wichtigsten Bausteine sind Elemente und Attribute

Dokumente wohlgeformt (well-formed), wenn sie den Syntaxregeln genügen (im wesentlichen, wenn sie die geforderte Baumstruktur haben)

Dokumente können Schema haben

Kommentare und Processing Instructions an jeder Stelle erlaubt

Was ist XML ?wichtige Eigenschaften

Elemente können geschachtelt sein

Elemente gleichen Namens dürfen mehrfach vorkommen

Reihenfolge und Position sind wichtig

Elemente können leer sein

Attribute können optional sein

bei Attributen ist Reihenfolge unwichtig

Gliederung

Was ist XML ?

XML – Datenbanken

Einteilung in Kategorien

wichtige Features

Anfragetypen

Konzepte der Speicherung

„Tamino“ – ein XML – Datenbanksystem

Konzept

Architektur

XML – Datenbanken allgemein

viele XML - Anwendungen, wie z.B. E-Commerce, haben eine teilweise große Zahl komplexer XML-Dokumente

wirtschaftliche Verwaltung

XML-Server oder XML-Datenbanken

spezielle, auf die besonderen Anforderungen der massenhaften Verwaltung von XML-Dokumenten besonders ausgerichteten Technologien

Element-genauer Zugriff auf zum Teil uneinheitlich strukturiert vorliegende XML-Dokumente

effizientere Ausnutzung von XML gegenüber herkömmlichen Technologie

XML – Datenbanken allgemein

extra für XML-Objekte entwickelt Transaktionen, Sicherheit, Multi-User-Zugriff,

Abfragesprachen (wie andere DBS) internes Modell basiert auf XML Besonderheit:

unterstützt Abfragen wie: „Zeige mir alle Dokumente, in deren dritten Abschnitt nach Beginn ein kursiv gedrucktes Wort steht!”

in SQL schwierig Speicherung im XML-Format, unbeachtet des Inhaltes jedes XML-Dokument wird verstanden und gespeichert

Einteilung in 3 KategorienI.) XML-Erweiterte DB (XED)

eine existierende Datenbank wird mit einer XML-Mappingschicht versehen

Mappingschicht:

Verwaltung von Lese- und teilw. auch Schreiboperationen auf die gespeicherten XML-Dokumente

XML-Metadaten können verloren gehen Zugriff auf Daten mittels Standard-XML-Technologien

(XPATH) oder SQL Bsp.:

DB2XML ; XML-DBMS ; XML SQL Utility (XSU von Oracle)

Einteilung in 3 KategorienII.) Native XML-DB (NXD)

von Anfang für Speicherung und Bearbeitung von XML-Daten entworfen

Zugriff und Bearbeitung ausschließlich über XML-Technologien

Struktur und Metadaten werden vollständig erhalten

Bsp.:

dbXML ; Tamino ; X-Hive/DB

Einteilung in 3 KategorienIII.) Hybride XML-DB (HXD)

keine eindeutige Zuordnung zu den beiden vorhergehenden Kategorien

können je nach Applikationsanforderung als NXD oder XED genutzt werden

Struktur und Metadaten werden vollständig erhalten

Bsp.:

Ozon-DB ; Excelon

Gliederung

Was ist XML ?

XML – Datenbanken

Einteilung in Kategorien

wichtige Features

Anfragetypen

Konzepte der Speicherung

„Tamino“ – ein XML – Datenbanksystem

Konzept

Architektur

XML – Datenbanken wichtige Features

Document-Collections: ähnliche Rolle wie eine Tabelle in einer relationalen DB

oder ein Verzeichnis eines Dateisystems dient zum Ordnen von bestimmten Dokumenten der XML-

DB, um Abfragen auf diese auf die Collection zu beschränken

Query Languages: unterstützen eine oder mehrere Abfragesprachen verbreitetsten sind XPath (mit Erweiterungen für Abfragen

über viele Dokumente) und XQL Abfragesprache sollte den Anforderungen entsprechen

(z.B. Voll-Text-Abfragen)

XML – Datenbanken wichtige Features

Updates and Deletes: verschiedene Strategien:

vom einfachen Ersetzen oder Löschen bis hin zu einer Sprache, die Fragmente des Dokuments verändern kann

Transactions: virtuelle Unterstützung durch alle XML-DBS

Round-Tripping: Speicherung eines XML-Dokuments in einer XML-DB und

Zurückbekommen des “selben” Dokuments (keine Kopie) textbasiert: für Dokumente modellbasiert: auf der Ebene des Dokumentenmodells

XML – Datenbanken wichtige Features

Indizes:

Indexing von Element- und Attributwerten

in nicht-XML DB werden Indizes für Erhöhung der Geschwindigkeit genutzt

hier benutzt um Dokumente zu finden

Gliederung

Was ist XML ?

XML – Datenbanken

Einteilung in Kategorien

wichtige Features

Anfragetypen

Konzepte der Speicherung

„Tamino“ – ein XML – Datenbanksystem

Konzept

Architektur

XML – Datenbanken Anfragetypen

Werteorientiert:

@attribute > 5

<element attribute=“4“ />

element < 7.1

<element>6.1</element>

element = "Hugo"

<element>Hugo</element>

<element><subelement>Hugo</subelement></element>

<element><B>H</B>ugo</element>

XML – Datenbanken Anfragetypen

Textorientiert:

documents containing „XML“

documents containing "XML" OR "HTML but not "SGML"

documents containing "XML" within two words of "database"

documents with words similar to "XML" (ranking)

XML – Datenbanken Anfragetypen

Strukturorientiert:

//Buch

Dokumente, in denen ein Element "Buch" vorkommt //Buch/@ISBN

Dokumente, in denen ein Element "Buch" ein Attribut "ISBN" hat

Kombinationen:

aus werteorientiert, textorientiert und strukturorientiert

Gliederung

Was ist XML ?

XML – Datenbanken

Einteilung in Kategorien

wichtige Features

Anfragetypen

Konzepte der Speicherung

„Tamino“ – ein XML – Datenbanksystem

Konzept

Architektur

XML – Datenbanken Speicherung

Optionen zur Realisierung von XML in Datenbanken:

relational (in relationalen DBS)

inhaltsorientiert strukturorientiert opak

objektorientiert:

internes Objektmodell wird von jedem XML-Dokument erstellt und in einer OO-Datenbank gespeichert

XML (Tamino)

XML – Datenbanken Speicherung: relational inhaltsorientiert

Elemente und Attribute können auf Zeilen / Spalten verschiedener Tabellen abgebildet werden

XML – Datenbanken Speicherung: relational strukturorientiert

Abspeichern der Kanten des zum XML-Dokument gehörigen Strukturbaumes in Tabellen

XML – Datenbanken Speicherung: XML

Kann XML-spezifische Anfragesprache verarbeiten (z.B. XML-QL, XQL, XPATH, QUILT)

kann XML-Dokumente als solche speichern

liefert XML als Ergebnis

unterstützt struktur-, text- und wertebasierte Anfragen effizient

unterstützt Daten- und Dokumentsicht

erlaubt eine schematische Beschreibung der Dokumente

Bsp.: Tamino

Gliederung

Was ist XML ?

XML – Datenbanken

Einteilung in Kategorien

wichtige Features

Anfragetypen

Konzepte der Speicherung

„Tamino“ – ein XML – Datenbanksystem

Konzept

Architektur

Die XML–Datenbank„Tamino“

Was ist Tamino ?

eine der führenden XML-Datenbanksysteme

entwickelt von „Software AG – The XML Company“

www.softwareag.com

Tamino XML Server = Datenmanagement-Plattform

basiert auf XML & anderen Internet-Standardtechnologien

Warum XML ?

XML – eine der wichtigsten Technologien für webbasierte Anwendungen

weltweite Akzeptanz von XML durch:

einfache Anpassung für verschiedene Anwendungen flexibler Informationsaustausch zwischen verschiedenen

IT-Systemen "POP" (presentation oriented publishing)

= Unterscheidung zwischen Inhalt und Präsentation (getrennt voneinander)

effizientes Speicherformat

Speicherung in XML

Speicherung der Daten im XML-Format keine Extraschicht für Datenumwandlung benötigt

Abfragesprache: X-Query (basierend aus XPATH)

auf XML-Format zugeschnitten

kombiniert XML mit Index-Technologie und Voll-Text-Suchstrategien

hohe Suchgeschwindigkeiten in XML codierten Dokumenten mit minimaler Hardware- und Software- Anforderung

KonzeptÜbersicht

Tamino XML Server

= Core Services + Enabling Services + Solutions

KonzeptCore Services

enthält kompakten, high-perfomance (Speicher-) Kern

= Herz des Tamino XML-Servers

Konfigurieren eines oder mehrerer Tamino-Systeme

Datenmanagement und -pflege

Speicherung von Dokumenten im XML-Format und non-XML-Format (Bilder werden z.B. so gespeichert)

schnelle Abfrage von intern und extern gespeicherten Daten mit minimalen Aufwand

Anwenderanpassung der Serverfunktionalität

KonzeptEnabling Services

breites Spektrum von Tools und Komponenten, die für die Entwicklung von XML-basierten Lösungen und individuellen Web-Anbindungen notwendig sind

Bsp.: Realisierung der Daten-Präsentation im Web

Schnittstelle zu einem Application-Server und externen Datenquellen

Einbindung und Bearbeitung von Daten entweder innerhalb des „Unternehmens“ oder von außerhalb, ohne Beeinträchtigung der Sicherheit, Verfügbarkeit und Performance der Datenbank

KonzeptSolutions

sind Anwendungen, die auf den Tamino XML-Server zugreifen

meist unabhängige Software, die Web- und XML-Standards realisieren

einfache Anbindung solcher Software, da viel standardisiert und Architektur des Tamino XML-Servers veröffentlicht (open architecture)

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Einteilung in Kategorien

wichtige Features

Anfragetypen

Konzepte der Speicherung

„Tamino“ – ein XML – Datenbanksystem

Konzept

Architektur

ArchitekturÜbersicht

Architekturallgemein

alle Daten haben gleiches Format – XML (auch HTML) Browser, PDAs, Drucker ... können in Real-Time

mittels XML auf DB zugreifen

aufgrund von XML schnellere Zugriffszeiten und höhere Skalierbarkeit (als traditionelle DBMS)

neben reinen XML-Daten können auch Text-, Bild-, und Audiodaten verwaltet werden

XML-Daten werden ohne Änderung der Hierarchie oder Sequenz gespeichert und verwaltet

Architekturwichtige Komponenten (Core Service)

(1) XML engine: zentrale Komponente bildet Basis für Speicherung, Suchen und Abfragen von

XML-Dokumente

(2) Data map: beinhaltet die XML-Metadaten, wie z.B. DTDs, Style-

Sheets und XML-Schemata Regel wie Dokumente gespeichert werden sollen physische Aufteilung der Dokumente, z.B. über mehrere

Server

Architekturwichtige Komponenten (Core Service)

(3) X-Tension:

Schnittstelle zu externen Applikationen

Programierung von speziellen Funktionalitäten (mit Hilfe von C++, Java ...)

(4) Tamino-Manager: realisiert die Administration über das Web (z.B. Erstellen

einer Datenbank, BackUp, Start und Stopp des Servers) setzt XML-Objekte in die interne Tamino-Struktur um

Architekturwichtige Komponenten (Enabling Service)

(5) X-Port:

intergriertes Web-Server-Interface, welches des Server-Kern mit dem Internet über Standard-Webserver verbindet

(6) X-Node: realisiert Zugriff auf andere traditionelle DBS bildet traditionelle Datenstrukturen (wie SQL) auf XML-

Strukturen ab Verbindungsglied zwischen XML-DB und anderen DB

Quellen

Internetquellen:

Uni-Bibliothek Halle:http://pcdoc.bibliothek.uni-halle.de/xml/xmldoku/index.htm

Seiten der FH Darmstadt:

http://www.iud.fh-darmstadt.de/

Software AG - Homepage:

http://www.softwareag.com

Weitere Webseiten:

http://www.rpbourret.com/xml/XMLAndDatabases.htm

http://hmd.dpunkt.de/214/03.html

http://www.linux-magazin.de/

Ende