Implementation of a declarative query and data manipulation language for X-Ray

Diplomarbeit von Christian Hiebl

Abstract:

Nowadays, database management systems (DBMS) play a central role in the realization of modern information systems for efficient storage, management and retrieval of large amount of data. At the same time, the eXtensible Markup Language (XML) is emerging fast as de facto standard for electronic data exchange. In order to be able to benefit from both technologies, a number of approaches have already been developed, aiming at the integration of XML and DBMS. They allow processing XML data on the basis of declarative query languages, don’t pay however much attention to the manipulation of XML data.

The objective of this diploma thesis is to implement X-Ray QL, a declarative query and data manipulation language for X-Ray, an integration approach using the idea of a meta database. X-Ray QL allows besides creating, editing and deleting XML data in a declarative way, to retrieve the XML data using simple select queries.

The implementation of X-Ray QL consequently provides an operative runtime part of the X-Ray architecture with features like session management, authorisation mechanism and transaction control. An additional Web Service demonstrates the practical use of the X-Ray QL implementation.

Zusammenfassung:

Datenbankmanagementsysteme (DBMS) spielen heutzutage eine zentrale Rolle bei der Realisierung moderner Informationssysteme zur effizienten Speicherung, Verwaltung und Verarbeitung großer Datenmengen. Gleichzeitig steht mit der eXtensible Markup Language (XML) eine erweiterbare Auszeichnungssprache zur Verfügung, die unter anderem als Quasi-Standard für den elektronischen Datenaustausch gilt. Um die Vorteile beider Technologien nutzen zu können, existiert bereits eine Reihe von Ansätzen, die eine Integration von XML und DBMS zum Ziel haben. Diese Ansätze erlauben es XML Datenbestände auf Basis deklarativer Abfragesprachen zu verarbeiten, jedoch wurde das Verändern von bestehenden Datenbeständen noch nicht genauer behandelt ([KIM02]).

Ziel dieser Diplomarbeit ist es X-Ray QL, eine deklarative Abfrage- und Datenmanipulationssprache für X-Ray, ein Integrationsansatz unter Verwendung einer Metadatenbank, zu implementieren. X-Ray QL ermöglicht, neben dem deklarativen Erzeugen, Ändern und Löschen von XML Datenbeständen, auch einfache Abfragen durchzuführen.

Durch die Implementierung von X-Ray QL entsteht der Laufzeitteil der X-Ray Architektur, welcher sich durch Sessionmanagement, Autorisierungsmechanismus und Transaktionskontrolle auszeichnet. Ein Web Service dient zur praktischen Demonstration der X-Ray QL Implementierung.

Inhaltsverzeichnis:

1.	Introduction	9
1.1	Motivation	9
1.2	Goals of this Thesis	10
1.3	Structure of this Thesis	11
2.	X-Ray Architecture	12
2.1	Motivation	12
2.2	X-Ray Architecture in Detail	12
2.2.1	The Definition Part	13
2.2.2	The Runtime Part	14
2.2.3	The Meta Database Interface	15
2.3	Architectural Terminology	16
2.3.1	X-Ray Source	16
2.3.2	XML Document	16
2.3.3	Repository	18
3.	X-Ray Runtime Implementation	23
3.1	Authorisation	23
3.1.1	Motivation	23
3.1.2	Authorisation Engine	23
3.2	Session Management	25
3.3	QL Engine	27
3.3.1	X-Ray QL Query Execution	28
3.3.2	X-Ray QL Query Verification	31
3.4	Syntax Check	31
3.5	XPath Engine	34
3.6	SQL Engine	37
3.7	SQL Queries	38
3.7.1	Select Query	39
3.7.2	Update Query	41
3.7.3	Insert Query	42
3.7.4	Delete Query	42
3.8	Select Engine	42
3.8.1	Initialisation	43
3.8.2	Execution	44
3.8.2.1	Target Attributes	45
3.8.2.2	Query Source	48
3.8.2.3	Predicates	49
3.8.2.3.1	Predicates with Position Information	50
3.8.2.3.2	Predicates without Position Information	51
3.8.2.4	Query Processing	51
3.8.2.5	Query Result	52
3.9	Update Engine	52
3.9.1	Simple Update	53
3.9.2	Cascading Update	54
3.10	Insert Engine	56
3.10.1	Direct Insert Operations	56
3.10.2	Indirect Insert Operation	58
3.11	Delete Engine	60
3.11.1	Direct Delete Operation	60
3.11.2	Indirect Delete Operation	61
3.12	Transaction Control	62
3.12.1	Commit	62
3.12.2	Rollback	64
4.	X-Ray Language Definition	65
4.1	Commit / Rollback	66
4.2	Select	66
4.2.1	XPath Expression	66
4.2.2	X-Ray Source	68
4.3	Update	69
4.4	Insert	69
4.5	Delete	73
5.	X-Ray QL Web Service	75
5.1	X-Ray QL Deployment Descriptor	75
5.2	Web Service Client	77
6.	Outlook	81
6.1	Extension of the X-Ray Runtime Part	81
6.1.1	Authorisation Engine	81
6.1.2	Document-oriented Data	82
6.2	Extension of the Web Service Client	82
6.3	Extension of X-Ray QL	83
6.3.1	X-Ray Architecture Extensions	83
6.3.2	XML Mixed Content Types	84
6.3.3	X-Ray QL Rename Operation	84
6.3.4	X-Ray QL Assign Operation	84
7.	Conclusion	86