纯XML数据库管理系统
XML数据库

级别上为文档提供还原功能。 XML数据库比较麻烦的问题是规范化、引用完整性等。
这方面的研究才刚刚起步,尤其在理论上仍不成熟。
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XML数 据库
3.XML数据库的体系结构 一个典型的纯XML数据库系统的体系结构如图
XML Query
应用程序
外部访问接口(API)
查询分解 查
查询优化 询
查询执行
分 解
事 务 管 理
元数据管理
索引管理
存储管理(包括缓冲区管理)
XML数据y
数据库管理 和维护
存取控制
磁盘
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1.2 访问XML数据库
把XML文档作为数据库使用,需要数据转换、数据 查询、链接等访问技术。
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1.1 XML数据库概念
目前,基于XML的数据库系统有XEDB(XML enable database)和NXD(native XML database)两大类。
XEDB是在传统关系数据库系统(RDBMS)的基础上增加了 对XML技术的支持,从而使得传统数据库系统能够访问XML文档。
NXD是以XML文档为基础,可以直接操作XML源文件的数据 库管理系统。
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XML数 据库
1.XML数据库定义 Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱBourret认为,只有满足以下3个条件的XML数据库才
能称为纯XML数据库: (1)为XML文档定义了一个逻辑模型,XML数据的存储和
查询都基于这个模型。这个模型至少要包含元素、属性及 PCDATA等,并保持文档顺序。
目前,主流相关技术主要有XSLT、DOM和SAX等。需 要说明的是,这些技术仍处于发展阶段,是XML数据访 问处理的新技术。
xml数据库创建及调用示例

xml数据库创建及调用示例XML(eXtensible Markup Language)并非数据库,而是一种用于描述数据的标记语言。
在使用 XML 存储数据时,你可以将其保存在文件中,也可以将 XML 数据存储在关系型数据库中的 XML 列中。
以下是一个简单的使用XML 数据的示例,包括创建XML 数据和在程序中调用它的过程。
创建 XML 数据:<!-- students.xml --><students><student><id>1</id><name>John Doe</name><grade>A</grade></student><student><id>2</id><name>Jane Smith</name><grade>B</grade></student></students>调用 XML 数据的示例(使用 Python):pythonCopy codeimport xml.etree.ElementTree as ET# 读取 XML 文件tree = ET.parse('students.xml')root = tree.getroot()# 遍历每个学生节点for student in root.findall('student'):# 获取学生信息student_id = student.find('id').textstudent_name = student.find('name').textstudent_grade = student.find('grade').text# 打印学生信息print(f"Student ID: {student_id}, Name: {student_name}, Grade: {student_grade}")这是一个简单的Python 示例,演示了如何使用xml.etree.ElementTree 模块读取 XML 文件并遍历其中的数据。
实现一个简单的数据库管理系统

实现一个简单的数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)是一种用于管理和组织数据的软件工具。
它允许用户创建、操作和维护数据库,以及执行各种数据操作和查询。
数据库管理系统使用户能够快速访问和管理大量数据,并提供了一种结构化的方式来存储和检索信息。
数据库管理系统的核心功能包括数据定义语言(DDL)、数据操纵语言(DML)和数据查询语言(DQL)。
DDL用于创建和定义数据库对象,例如表、视图、索引等。
DML用于插入、更新和删除数据。
DQL用于查询和检索数据。
数据库管理系统的设计考虑了数据完整性、数据安全性和数据一致性。
数据完整性确保数据库中的数据是准确和有效的。
数据安全性确保只有被授权的用户能够访问和修改数据。
数据一致性确保数据库中的数据保持一致性和同步。
下面我们将展示如何实现一个简单的数据库管理系统。
1.数据库设计:首先,我们需要设计一个数据库模式,包括表的结构和关系。
假设我们要创建一个学生信息管理系统,包含学生表、课程表和成绩表。
学生表包括学生ID、姓名和年龄等字段;课程表包括课程ID和课程名称等字段;成绩表包括学生ID、课程ID和成绩等字段。
2.数据库创建:使用DDL语言创建数据库和相应的表。
例如,我们可以使用CREATE DATABASE语句创建数据库,使用CREATE TABLE语句创建表。
3.数据插入:使用DML语言插入数据到相应的表。
例如,我们可以使用INSERT INTO语句将学生信息插入学生表中。
4.数据查询:使用DQL语言查询和检索数据。
例如,我们可以使用SELECT语句从学生表中查询学生信息,使用JOIN语句联合学生表和成绩表查询学生成绩。
5.数据更新和删除:使用DML语言更新和删除数据。
例如,我们可以使用UPDATE语句更新学生表中的学生信息,使用DELETE语句删除学生表中的学生信息。
6.数据安全管理:实现基本的用户认证和授权机制,确保只有被授权的用户能够访问和修改数据。
例如,我们可以使用用户名和密码验证用户身份,并为用户分配适当的权限。
纯XML数据库语义缓存综述

S r e n s m a t a h n n t e XM L a a a e u v y o e n i c c ei a i c v d tb ss
T , E in h a L ol n A Na F NG Ja — u , IGu — a g i
( eat etfC m u r c nead Tcnl y s g u nvrt eig10 8 ,C ia D p r n o o p t i c n ehoo ,Ti h aU i sy m eSe g n e i,B in 00 4 hn ) j
有效地减少网络传输 中不 必要的负载 。 当前纯 X ML数据库 系统 的缓存 技术 研 究主 要集 中在语 义缓存上 , 本文 主要 对语 义缓存 的技 术进行分析 和综述 , 指 并
出纯 X ML数据库语 义缓 存研究的发展 方向 。
的要 求 。
所以对 X L M 数据查询 响应 时间 的要求 就显 得更 加 重要 。在 这种情形下 , 合理高效地 缓存数据 , 一方面 可以大规模地提 高 数据 库的响应速度 , 减少 结果数据 的返 回时 间 , 缓解 网络数 据
传输 带来的一系列性能上 的问题 ; 另一方面 , 缓存数据 也可以
Ab t a t h o c p s f s ma t c c e a d XML i q i ln u g e e i t d c d n h r u h s r e n sr c :T e c n e t o e n i a h n c n u r a g a e w r nr u e ,a d a t o o g u v y a d y o d ti d a 'y i o lme tt n n e h i a c a a tr t so ee it g s ma t a h si a ie XML d t b s s w r eal n iss fi e na i sa d t c n c l h r ce si f h xsi e ni c c e n t e a mp o i c t n c n v aa a e e e p e e td r s n e .A n w fs s la t a h o k u l o i m s p o o e . Ne r b e n h l n e r ig f m u r n e a t e n ni c c e lo p ag r h wa rp s d c t w p o lms a d c al g s a i n r e s o c re t rs a c e e d s u s d a d s me s g e t n e e p o o e o uu e w r . e e r h w r ic s e n o u g si s w r rp s d f rf t r o k o Ke r s a ie XML d t b s ;c c i g tc n q e e n i c c e y wo d :n t v aa a e a h n e h i u ;s ma t a h c
基于XML的文档数据库的设计和实现

基于XML的文档数据库的设计和实现随着计算机技术的飞速发展,数据量的增长已经成为一项不可避免的趋势。
在现今大数据时代,快速、稳定地处理数据已经成为企业和组织的重要需求。
文档数据库便应运而生,它具有灵活、可扩展、易维护的特点,在现代软件开发中扮演着至关重要的角色。
本文将介绍基于XML的文档数据库的设计和实现,通过对XML技术的深入研究,打造一个高效、智能的文档数据库。
一、XML简介XML(Extensible Markup Language)是一种标记语言,它不仅可以用于网络数据交换,还可以被应用于文档标记和数据描述等众多领域。
XML的主要特点是可扩展性,即可以通过设计自定义标签来满足特定需求。
通过将标签和文本信息进行配对组合,可以轻松构建出各种数据格式。
因此,XML被广泛应用于Web数据交换、配置文件的存储和传输以及各种文档格式的定义等方面。
二、基于XML的文档数据库架构在基于XML的文档数据库架构中,每一个文档都是一个独立的实体,这些文档之间并没有任何显式的关系。
这种设计思路与关系型数据库不同,关系型数据库中的表格之间通过关系联系在一起。
在基于XML的文档数据库中,每个文档都是通过标准化的标签进行描述的,这些标签与关系型数据库中的列类似。
通过查询这些标签,可以使用类似SQL的语言来处理文档中的各种数据。
三、XML文档的存储XML文档在数据库中的存储方式取决于具体的实现方式,但是一般来说,可以采用两种方式进行存储:1. 存储为文本将XML文档存储为纯文本形式是最常见的方法,这种方法可以通过文件系统、数据库或Web服务器等方式进行存储。
在Web应用中,XML文档通常会被编码为UTF-8或UTF-16格式的文本。
2. 存储为二进制将XML文档进行二进制存储可以提高数据的访问速度,但是需要相应的解析器进行解析,因此使用这种方式进行存储通常需要预先定义好存储的格式。
这种方式最主要的优点在于数据的存储和访问速度更快,但是在使用时需要注意一些安全性问题。
数据库归来——绝对主力 XML数据库

经不错 ,但标准众多 缺乏统一的数据 容性 也有 待提高 。 虽然 业 内一致 认为 xML数据 库 目前学 术界 和厂 商之间的 认识 有一些
I DB B 2 9中新的 xML支 库开发标准 不同数据库产 品之 间的兼 持包括纯 X ML存储 X 索 ML 【 X u w 和高级的xML Qe 模式处理 。
库软件市场规模将达到 20亿美元 0
这 企据级长目 勃业据 增 一 几场 些刺国的 发数库 蓬 直易何的 年 际发 激近 着目 — 在观市 E展数期 一 一 一布
乏新意的领域。究其 原因 在于萁格局 之重 .这其中 . 数据库技术的发展趋势 多年 以来一直保持着相对的稳定,屈指 威 为厂商 关注 的焦点 因此 未来数据 可数的几个巨头各据一方 . 瓜分了世界 库市场竞争的焦点已不再局 限于传统的 数据 库. 的应 用不断赋予数据库新的 新 而 对早 已熟知 这些厂 商的 用户 来 生命力 随着应用驱动和技术驱动相结 合 .也呈现出了一些新的趋势。
Ln ug 。可扩展的置标语言 ) ag ae ,并以 问的信息 交互 ,它们 部需 要 此 发起猛 烈的竞争攻 势 。这 表明 ,在 XML格 式 。
We 应用程序和系统 问信息交换方面表 b 据库技术趋势的主 力军 。
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维普资讯
下 一代数据库扫描
{0 6 2 0 年第 4季度中国数据库软件市场 范围内数据库市场近 9 % 的份额 0 数据监测》数 据显 示.2 0 年第 4 06 季度 中国商业数据库市场2 0 年第4 06 季度整 说 .他们不再 关心 谁是霸主谁是领袖 体规 模达到 5 3 5亿元 .季 度环 比增 对数据库 技术发展的趋势关注程度 已经 1 5 4 %.I 5 D C曾预测 . 0 8 20 年全球 数据 远超越了数据库本 身:
xml的应用场景

xml的应用场景XML的应用场景XML(可扩展标记语言)是一种用于描述数据的标记语言,它被广泛应用于各个领域,具有良好的可读性和可扩展性。
本文将介绍XML 的几个主要应用场景。
1. 数据交换和存储XML最常见的应用场景之一是数据交换和存储。
在各种应用中,不同的系统之间需要进行数据的传递和共享,XML可以作为一种通用的数据格式来实现这一目的。
例如,在Web服务中,XML被用作数据的传输格式,将数据从一个系统传递给另一个系统。
此外,XML 还可用于存储和管理数据,如配置文件、日志文件等。
2. Web开发XML在Web开发中也有广泛的应用。
XML可以用于描述和组织网页的内容,如HTML、SVG等。
此外,XML还可以用于描述网页的结构和样式,如XML Schema、XSLT等。
通过使用XML,开发人员可以更好地组织和管理网页的内容和结构,使网页更具可读性和可维护性。
3. 数据库管理XML在数据库管理中也有重要的应用。
XML可以用于数据的存储和检索,通过将数据存储为XML格式,可以更好地组织和管理数据。
此外,XML还可以用于描述数据库的结构和关系,如XML Schema、XQuery等。
通过使用XML,数据库管理员可以更灵活地管理和操作数据库,提高数据库的可扩展性和可维护性。
4. 配置文件XML还常用于配置文件的编写。
在各种应用中,配置文件用于存储应用程序的配置信息,如数据库连接信息、系统参数等。
通过使用XML,配置文件可以更清晰地描述和组织配置信息,使配置文件更易于阅读和维护。
此外,XML还可以与其他技术(如XSLT、XPath等)结合使用,实现配置信息的动态读取和修改。
5. 数据分析和处理XML还可以用于数据的分析和处理。
在各种领域中,需要对大量的数据进行分析和处理,如科学研究、商业分析等。
通过使用XML,可以将数据组织为XML格式,并利用XML的解析和处理技术进行数据的分析和处理。
同时,XML还可以与其他数据处理技术(如XSLT、XPath等)结合使用,实现更复杂的数据分析和处理任务。
基于XML的高校数据集成系统

目前 高 校信 息 化 建设 的应 用 领 域 不 断延 伸 , 已 覆 盖 了全校 办公 、 学 、 教 科研 、 人事 、 图书 与后 勤 等学 校 的各 项事 务 。但是 由于学校 早期 的信 息化 管理 缺
乏 统一 的规 划和 信息 标准 ,各 部 门根 据 自己的业 务 需 要 . 立 了各种 信息 系统 。 些系 统之 间存 在开 发 建 这 工具不同、 数据 库 类 型不 同 、 作 系 统 不 同 、 据 格 操 数
式 不 同等情况 , 比如 有些学 校 , 同校 区学 生 的编 码 不 规格不同 , 学生 编 码 就有 好 几 套 , 务 处一 套 , 书 教 图 馆 一套 , 医院一套 , 勤集 团一套 。不 同部 门 的信 校 后 息 系统在 很 大程度 上是 在独 立 运行 。随着 学校 信 息 化 的深入 .整 个学 校数 据 的共 享和 流通 问题 E益 突 l
异构 数据 库是 指结 构相 异 的数 据库 ,这 里 的 异 构有 两个 级别 含义 : 系统级 的 异构 和语义 级 的异 构 。 系统 级 的异构 主要 表现 在数 据 源所 依赖 的运 行 环境 不 同和各数 据 库管理 系统 ( B ) D MS 的不 同。 体 具 表现 如下 : 1计 算 机体 系结 构 的异构 。各 个参 与集 () 成 的数 据 库系统 可 以分别 运行 在 大型 机 、 型机 、 小 下 作站 、C或嵌 入式 系统 中。 ( )网络体 系 结构 的异 P 2 构。 各个数 据库 系统 运行在 不 同 的网络 环境 中 , 如 例 运 行在 广域 网 中的数 据库 系统 和运 行 在局 域 网 中 的 数据库 系统 等 。( ) 础操 作系统 的异构 。各个 数 据 3基 库 系 统 的基 础 操 作 系 统 可 以 是 U I 、 N O N X WI D W S T LN X等 。( ) B N 、IU 4 D MS本 身 的异构 。可 以是 同为 关 系 型数 据库 管 理 系统 的 O al Q evr , rc S L Sre 等 也 e 可 以是不 同数 据模 型 的数 据 库管理 系统 。 语义 级 的异构 主要 源于 不 同数 据库 对相 同或相 关数 据 的理解 、 释及使 用 的不 一致 性 。 比如 , 解 在两 个数 据库 中 ,对 同一个 属性 名 的率 。 因此 解决 这些 异构 数 据 库 的数据 集成 问题 是一个 很 有实 际意义 的课 题 。
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纯XML数据库管理系统摘要:本文主要介绍了可扩展标记语言(XML)和纯XML数据库管理系统(NXDBMS),给出了XML数据库(NXD)的概念,并分析了NXDBMS的体系结构。
关键词:XML;纯XML数据库;体系结构1 XML简介如果说20世纪是计算机的时代,那么21世纪则是Internet和Web的时代。
与此相关的技术也得到了飞速发展。
硬件方面已从原来的8086和8088发展到目前1GHz处理速度的中央处理器,其发展速度之快远非几年前人们所能预料。
在软件方面更是这样,从Internet和Web的出现到1992年发布HTML(HyperText Markup Language,超文本标记语言)[1]的第一个版本,也只仅仅几年的时间。
尽管HTML的第一个版本十分简陋,但它却从此改变了计算机的发展方向,此后各种与此相关的技术如雨后春笋般层出不穷,Java、CSS(Cascading Style Sheet,层叠样式表)[2]、DOM(Document Object Model,文档对象模型)[3]、ActiveX、COM(Component Object Model,组件对象模型)[4]等技术相继形成并逐渐开始发展成熟。
尽管所有这些技术的出现都曾给Web技术带来过一定的震动,但从没有哪项技术能像XML(eXtensible Markup Language,扩展标记语言)[5]一样如此轰动整个Web世界。
XML出现不过几年时间就开始影响并变革整个Internet 的发展趋势[6]。
XML的全称是eXtensible Markup Language(可扩展标记语言),它是一种专门为Internet所设计的标记语言。
XML的重点是管理信息的数据本身,而不是数据的样式,数据的显示则交给另外的技术来解决[6]。
目前,XML有两种通用的样式添加技术,一种是CSS,另一种是XSL(eXtensible Style Language,扩展样式语言)[7]。
XML这种明确的分工导致的将是更高效的Web程序设计,更快的搜索引擎、更统一的数据表示和更方便的数据交换的出现[6]。
XML是SGML(Standard Generalized Markup Language,标准通用标记语言)[8-9]的一个子集,本质上是一种特殊的SGML。
SGML是于1986年通过ISO (International Organization for Standardization,国际标准化组织)[10]的认证才开始被大家普遍接受。
尽管XML的应用已经有好几年的历史,但是直到1998年2月,W3C(World Wide Web Consortium,万维网联盟)[11]才正式制定出统一的标准来规范XML的使用,这就是众所周知的XML 1.0规范(W3C于2006年8月16日给出了推荐标准的第4版)[12]。
本质上XML是一组规定,它是Internet上的“世界语”,因而它为不同的应用程序之间进行数据交换提供了一个公用的平台。
XML文件只负责数据的保存和传输,而不负责这些数据的显示,它实现了信息的数据和样式的分离。
XML 缩短了人和计算机之间的逻辑距离,它还是一种人和机器都能看懂的语言[6]。
2 XML数据库所谓数据库就是一组相互有关联的数据集合,而XML数据库是一个XML 文档的集合,这些文档是持久的并且是可操作的[13]。
目前XML数据库有三种类型[14] :* 一种称为XML Enabled Database(XEDB),即能处理XML的数据库。
其特点是在原有的数据库系统上扩充对XML数据的处理功能,使之能适应XML 数据存储和查询的需要。
一般的做法是在数据库系统之上增加XML映射层,这可以由数据库供应商提供,也可以由第三方厂商提供。
映射层管理XML数据的存储和检索,但原始的XML元数据和结构可能会丢失,而且数据检索的结果不保证是原始的XML形式。
XEDB的基本存储单位与具体的实现紧密相关。
* 另一种称为Native XML Database(NXD),即纯XML数据库。
其特点是以自然的方式处理XML数据,以XML文档作为基本的逻辑存储单位。
针对XML 数据存储和查询特点专门设计适用的数据模型和方法。
* 第三种称为Hybrid XML Database(HXD),即混合XML数据库。
根据应用的需求,可以视其为XEDB或NXD的数据库,比较典型的例子是Ozone[15]。
3 纯XML数据库管理系统3.1 什么是纯XML数据库处理和存储XML数据的需要已经产生了好几种新的软件工具,其中之一便是“Native XML数据库”(Native XML Database,简称NXD)。
纯XML数据库或NXD这个术语在很多方面都具有欺骗性。
事实上,很多所谓的NXD根本就不是真正独立的数据库,而且也不真正地以真实自然的形式(例如,文本)存储XML 数据[16]。
那么,什么是真正的NXD?让我们看一下Ronald Bourret[17]在《XML and Databases》一文中给出的有关NXD的最初定义[18]。
一个纯XML数据库:* 相对于XML文档中的数据,定义了XML文档的逻辑模型,并且按照该模型来存储和检索文档。
这样的模型至少应该包括元素、属性、PCDATA以及文档顺序。
例如,Xpath数据模型、XML Infoset[19]以及由DOM和SAX 1.0[20]中的事件所隐含的模型都是这类数据模型。
* 就像关系数据库以行作为表的逻辑存储的基本单位一样,以XML文档作为NXD的逻辑存储的基本单位。
* 不要求有任何特殊的基本物理存储模型。
例如,它可以建立在关系的、层次的或面向对象数据库之上,或者使用诸如索引文件、压缩文件此类的专门的存储格式。
从这个定义中我们可以学到很多东西,至少可以简单地总结以下三点:* 纯XML数据库是专门用来存储XML数据的,而且完整无缺地存储XML 模型的所有成份。
* 文档进得去出得来。
* NXD是真正独立的数据库。
在很多方面,XML都不同于其他著名的数据模型(如关系模型、面向对象模型)。
将XML映射到另一种数据模型常常引起“阻抗失配”,并导致功能和性能上的局限[21]。
因此,NXD必须是直接存储XML数据。
3.2 纯XML数据库管理系统的体系结构纯XML数据库管理系统(NXDBMS)是目前XML研究领域的一个热点问题,也是核心问题,已经出现了一批相对独立的系统。
从查询方法上可以把NXDBMS分为两种,一种方法大量地吸收了文档处理和编程语言思想而不是数据库处理数据的思想,如Kweelt[22]、X-Hive[23]等。
采用导航的方式遍历XML 文档,把长路径转换为嵌套循环的数据搜索。
这种方法在处理的数据集相对较小时效率很好,但随着数据量的增大,其效率急剧下降。
例如,Xindice就规定其能够处理的文档大小不能超过5MB!另一种NXDBMS真正基于数据库思想,支持描述化查询语言和一次一集合的查询处理方式,提供完整的查询优化策略。
典型的系统有Tamino、Timber、Natix等。
如图1所示,和传统的关系数据库管理系统(RDBMS)一样,NXDBMS 的体系结构也分为用户接口、查询处理、存储管理和物理存储四大部分。
由于我们暂时不考虑NXD的事务管理、并发控制和故障恢复,因此图1中的磁盘存储器里没有给出相关的“日志”数据的信息。
4 小结对于NXDBMS,目前学术界有两种完全不同的看法。
一种看法认为NXDBMS是万能的,它将成为数据库系统中的标准,而关系数据库系统只是它的特例而已。
而另一种看法则认为NXDBMS不是万能的,它不打算代替已有的数据库系统,它仅仅是另外一种简单的XML开发工具。
对于这些看法的讨论和NXDBMS的发展方向及目标的确定,数据库研究人员责无旁贷。
参考文献:[1] /MarkUp/[2] /Style/CSS/[3] /DOM/[4] /com/tech/com.asp[5] /XML/[6] 栗松涛.XML程序设计[M].北京:清华大学出版社,2001.[7] /Style/XSL/[8] /sgml.html[9] /MarkUp/SGML/[10] /[11] /[12] /TR/REC-xml/[13] Mark Graves.XML数据库设计[M].尹志军.北京:机械工业出版社,2002.[14] /faqs.html[15] /frames/home/what.html[16] Introduction to Native XML Databases, Kimbro Staken, /lpt/a/2001/10/31/nativexmldb.html[17] /index.htm[18] XML and Databases, Ronald Bourret, /xml/XMLAndDatabases.htm[19] /TR/xml-infoset/[20] /和[21] Chapter 2 “Tamino—Software AG’s Native XML Server”, Harald Schoning, In book of “XML Data Management: Native XML and XML-Enabled Database Systems”, Akm al B. Chaudhri, Awais Rashid, Roberto Zicari, Addisson-Wesley, March 2003[22] Kweelt: More than just “Yet another framework to query XML!”, Arnaud Sahuguet, In Proceedings of ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, Santa Barbara, California, May 21-24, 2001. Software available at: /Kweelt/[23] X-hive Corp (2002) X-Hive/DB, Available at: 。