[논문]관계형 스키마로부터 중복성이 없는 XML 스키마로의 효율적인 변환 기법

조정길

관계형 스키마로부터 중복성이 없는 XML 스키마로의 효율적인 변환 기법
An Efficient Transformation Technique from Relational Schema to Redundancy Free XML Schema 원문보기

인터넷정보학회논문지 = Journal of Korean Society for Internet Information, v.11 no.6, 2010년, pp.123 - 133

초록
AI-Helper

XML은 웹상에서 데이터를 만들고 교환하기 위한 새로운 표준이 되었다. 그러나 대부분의 비즈니스 데이터는 아직까지 관계형 데이터베이스 관리 시스템으로 저장되고 관리되고 있다. 따라서 효과적으로 관계형 데이터를 인터넷 기반의 XML 데이터로 변환하는 필요성이 증대되고 있다. 변환 과정에서 가장 중요한 점은 관계형 스키마의 구조적, 의미적 관계 정보를 XML 스키마에 정확히 반영하는 것이다. 그러나 대부분의 변환 방법들이 이러한 관계 정보들을 지원하지 못하는 문제점을 지니고 있다. 이 논문에서는 관계형 데이터베이스 스키마를 XML 스키마인 XML Schema로 변환하는 알고리즘을 제안한다. 변환에는 명시적/묵시적 참조 무결성 관계 정보뿐만 아니라 데이터 중복이 없는 중첩 구조의 높은 단계를 달성할 것이다. 이 논문에서의 절차는 우선 참조 무결성 정보를 추출하여 중복 배제 스키마 모델을 제안하고, 그리고 중첩 구조를 탐사함으로 데이터 중복이 없는 XML Schema 구조를 개선한다.

Abstract ▼ AI-Helper

XML has been become the new standard for publishing and exchanging data on the Web. However, most business data is still stored and maintained in relational database management systems. As such, there is an increasing need to efficiently publish relational data as XML data for Internet-based applications. The most important issue in the transformation is to reflect structural and semantic relations of RDB to XML schema exactly. Most transformation approaches have been done to resolve the issue, but those methods have several problems. In this paper, we discuss algorithm in transforming a relational database schema into corresponding XML schema in XML Schema. We aim to achieve not only explicit/implicit referential integrity relation information but also high level of nested structure while introducing no data redundancy for the transformed XML schema. To achieve these goals, we propose a transformation model which is redundancy free and then we improve the XML Schema structure by exploring more nested structure.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이 논문에서는 관계형 데이터베이스 스키마를 XML 스키마로 변환하는 기법을 제안한다. 제안된 변환은 참조 무결성 정보뿐만 아니라 데이터 중복이 없는 중첩 구조의 높은 단계를 달성할 것이다.
이 논문에서는 관계형 데이터의 내용, 구조, 명시적/묵시적 참조 무결성 등을 보존하고, 중복 배제 중첩 구조가 되도록 XML 스키마인 XML Schema를 생성하는 알고리즘을 제안하였다. XML Schema를 생성하는데 있어서 이 논문의 스키마 변환 알고리즘은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
제안된 변환은 참조 무결성 정보뿐만 아니라 데이터 중복이 없는 중첩 구조의 높은 단계를 달성할 것이다. 이 논문의 절차는 참조 무결성 정보를 추출하는 스키마 모델을 제안하고, 중첩 구조를 탐사함으로 데이터 중복이 없는 스키마 구조를 개선한다. 이 논문의 나머지 부분은 다음과 같이 구성되어 있다.
이 절에서는 이 논문에서 제시한 변환방법과 기존에 발표되었던 변환 방법들에 대해 비교 평가하고 이 논문의 독창성을 보인다. 비교 평가를 위해서 변환에 대표적인 방법인 NeT, CoT, ConvRel, [5]를 이용한다.

가설 설정

관계형 데이터베이스 스키마의 명시적/묵시적 참조 무결성 관계 정보를 보존하며, XML 문서에서 데이터 중복성을 배제하며, 모든 가능한 중첩 구조를 탐사하여 XML Schema에 반영한다. 이 논문에서는 각각의 테이블에 있는 관련된 칼럼을 동일한 이름으로 사용한다고 가정하였다. 향후 연구에서는 다른 이름의 칼럼을 쓰더라도 동의어나 동음이어와 같은 유사 어를 추출하여 반영할 계획이다.
이 논문에서는 관계형 데이터베이스 스키마를 XML 스키마로 변환하는 기법을 제안한다. 제안된 변환은 참조 무결성 정보뿐만 아니라 데이터 중복이 없는 중첩 구조의 높은 단계를 달성할 것이다. 이 논문의 절차는 참조 무결성 정보를 추출하는 스키마 모델을 제안하고, 중첩 구조를 탐사함으로 데이터 중복이 없는 스키마 구조를 개선한다.

제안 방법

따라서 참조 무결성 정보 손실률은 100%가 되었다. CoT와 ConvRel은 명시적 참조 무결성 관계만 추출할 수 있기 때문에 명시적 참조 무결성 2개만 추출하였다. 따라서 참조 무결성 정보 손실률은 5개가 손실되어 71.
첫 번째로, 관계형 데이터베이스의 릴레이션데이터 정보를 정의 1에 의해 관계형 스키마 모델로 표현한다. College 관계형 데이터베이스 예제에서 명시적/묵시적 참조 무결성 정보를 포함한 관계형 스키마 모델을 추출한다. 외래 키 제약조건의 정의를 적용하여 비교대상 칼럼의 값이 다른 칼럼에 여러 번 나타날 경우에 이들을 묵시적 참조 무결성 관계를 가진다고 판단한다.
또한 주키/외래 키 제약조건의 변환에 초점을 두며, 변환된 XML Schema에서 가능한 중첩 XML 구조를 생성하여 최대한 중복성을 배제한다. 그러나 제안한 변환 알고리즘은 가능한 모든 중첩 구조를 반영하지 못하기 때문에 표 2에 따라 XML Schema를 개선한다. 중복 배제 중첩 변환에따라, 우선 변환 모델인 알고리즘 1에서 제시한 방법으로 XML Schema를 생성하고, 다음으로 탐사하지 못한 중첩 구조를 표 2에 있는 중첩 구조개선에 따라 XML Schema를 개선한다.
VQT QP-T [5]는 관계형 스키마의 명시적 참조 무결성 뿐만 아니라 묵시적 참조 무결성까지 변환 과정에 반영함으로써 보다 정확한 데이터 모델 생성을 가능하게 하였다. 데이터베이스 스키마를 초기 관계형 스키마 모델로 변환하고, 이 모델로 출력 관계형 스키마 모델로 변환하며, 다시 XML 스키마 모델로 변환하여 XML 스키마인 DTD를 생성한다.
또한 유일성 제약조건은 XML Schema에 있는 unique 구조로 간단하게 기술할 수가 있다. 따라서 이 논문에서는 주키/외래 키 제약조건의 변환에 초점을 두며, 생성되는 XML Schema에서 가능한 중첩 XML 구조를 반영하여 최대한 중복성을 배제할 것이다.
그러나 DTD를 사용하여 XML 스키마 모델에 있는 릴레이션 정보들을 실제적으로 정확하게 XML 문서에 반영하지 못하고, 중첩 구조를 해결하지 못하여 데이터의 중복이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 제안된 알고리즘은 명시적/묵시적 참조 무결성 관계 정보를 추출하며, XML Schema를 사용하여 XML 스키마 모델에 있는 릴레이션 정보들을 실제적으로 정확하게 XML 문서에 반영한다. 또한 중첩 구조를 개선하여 데이터의 중복이 발생하는 문제점을 해결한다.
이 데이터베이스의 참조 무결성은 모두 명시적으로 정의되어 있다. 명확한 비교 평가를 위하여 데이터의 물리적인 관계성을 일부 제거하여 명시적 참조 무결성 관계를 일부 변경하였다. 변경한 후에 명시적 참조 무결성은 2개, 묵시적 참조 무결성은 2개, 추출 불가능한 참조 무결성은 3개로 총 7개이다.
3%가 되었다. 본 논문은 명시적으로 정의되어 있지 않은 참조 무결성 관계 정보에 대해서도 자동으로 추출하여 변환 시에 반영하였다. 또한 두 칼럼의 값들이 1:1 이나 1:0 관계인 경우에도 참조 무결성 관계 정보를 추출해 내었다.
세 번째로, XML 스키마 모델의 정보를 이용하여 최종 변환 결과인 XML Schema를 생성한다. XML Schema는 관계형 데이터베이스 설계 시에 명시적/묵시적으로 정의된 참조 무결성 정보를 반영한다.
이 논문에서 제안한 관계형 데이터베이스 스키마를 XML 스키마로 변환하여 XML Schema를 생성하는 알고리즘은 자바 언어로 구현하였다. 자바는 버전 JDK 6.
이 논문에서는 XML 스키마 언어로 XML Schema를 사용하며, NeT, [4]와 유사하게 중첩 구조의 스키마로 변환하여 데이터 중복을 없앤다. 이 논문의 접근 방법은 릴레이션 스키마에 감추어진 제약조건과 명시적/묵시적 참조 무결성 등의 관계형 스키마에 관련된 릴레이션 정보를 추출하고, 중첩 구조를 반영하여 정확하게 XML 스키마로 변환한다.
이 논문에서는 XML 스키마 언어로 XML Schema를 사용하며, NeT, [4]와 유사하게 중첩 구조의 스키마로 변환하여 데이터 중복을 없앤다. 이 논문의 접근 방법은 릴레이션 스키마에 감추어진 제약조건과 명시적/묵시적 참조 무결성 등의 관계형 스키마에 관련된 릴레이션 정보를 추출하고, 중첩 구조를 반영하여 정확하게 XML 스키마로 변환한다.
변경한 후에 명시적 참조 무결성은 2개, 묵시적 참조 무결성은 2개, 추출 불가능한 참조 무결성은 3개로 총 7개이다. 이를 기반으로 참조 무결성 관계 정보 손실률과 데이터 중복을 실험하였다. 변환 정확도는 변환 시에 참조 무결성 관계 정보가 얼마나 정확히 추출되었나를 개수로 나타내었다.
그러나 제안한 변환 알고리즘은 가능한 모든 중첩 구조를 반영하지 못하기 때문에 표 2에 따라 XML Schema를 개선한다. 중복 배제 중첩 변환에따라, 우선 변환 모델인 알고리즘 1에서 제시한 방법으로 XML Schema를 생성하고, 다음으로 탐사하지 못한 중첩 구조를 표 2에 있는 중첩 구조개선에 따라 XML Schema를 개선한다. 다음의 그림 4는 그림 3의 예제를 이 논문에서 제안한 기법으로 생성한 결과물이다.
참조 무결성 관계 정보 손실률은 변환 시에 추출되지 않은 참조 무결성의 개수의 비율로 나타내었다. 중첩 구조를 해결하지 못하면 데이터의 중복이 발생하기 때문에, 데이터 중복제거는 중첩 구조의 높은 단계를 달성하기 위해서 필요한 중첩 구조의 개수로 평가하였다.

대상 데이터

이 논문에서는 비교 평가를 위하여 MS Access에 있는 Northwind 샘플 데이터베이스를 사용한다. Northwind 샘플 데이터베이스는 9개의 테이블과 87개의 칼럼으로 구성되어 있으며 총 7개의 참조 무결성이 있다.

이론/모형

구현은 GenerateXMLSchema 클래스를 사용한다. GenerateXMLSchema 클래스는 관계형 모델을 생성하는 MakeRelationSchema, XML 스키마 모델을 생성하는 MakeXMLSchema, XML 스키마 모델로 XML Schema를 생성하는 CreateXMLSchemaa를 포함하여 사용한다.
XML 스키마 모델은 XML Schema 생성을 위한 중요한 요소들을 선택하여 정형화한다. XML 스키마 모델에 대한 기본 정의는 [5,14]에서 사용한 모델을 기반으로 확장하였다.
그렇기 때문에 관계형 스키마에서 참조 무결성 제약조건에 위해 모든 가능한 중첩 구조를 탐사하는 것이 필요하다. 따라서 이 논문에서는 중첩 구조를 탐사하기 위하여 [9]에서 사용한 참조 그래프를 이용한다. 관계형 스키마의 참조 그래프는 레이블이 있는 방향 그래프 RG=(V,E,L)로 정의되어있다.
이 절에서는 이 논문에서 제시한 변환방법과 기존에 발표되었던 변환 방법들에 대해 비교 평가하고 이 논문의 독창성을 보인다. 비교 평가를 위해서 변환에 대표적인 방법인 NeT, CoT, ConvRel, [5]를 이용한다. 그림 3을 비교 대상인 방법을 이용하여 XML 스키마로 변환하면 다음의 그림 5와 같다.

후속연구

이 논문에서는 각각의 테이블에 있는 관련된 칼럼을 동일한 이름으로 사용한다고 가정하였다. 향후 연구에서는 다른 이름의 칼럼을 쓰더라도 동의어나 동음이어와 같은 유사 어를 추출하여 반영할 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	관계형 스키마를 XML 스키마로 변환하는 방법은 어떻게 분류할 수 있나?	관계형 스키마를 XML 스키마로 변환하기 위한 많은 연구가 진행되었다[2,3,4,5]. 변환 방법에는 사용자 명세에 의한 구조적 변환 방법인 SilkRoute[6] XPERANTO[7] DB2XML[3], 구조적 변환 방법인 FT[8] Net[9] [10] [4], 의미적 변환 방법인 CoT[9] ConvRel[11] VQT[12] QP-T[13] [15]로 분류할 수가 있다[14].
	변환의 정확성을 보장할 수 없는 경우는?	이러한 환경에 따라 최근에는 관계형 데이터베이스를 XML 문서로 변환하는 연구가 활발히 진행되고 있다[1]. 그러나 관계형 데이터베이스 스키마에 정의 오류가 있는 경우나 불완전하게 스키마가 기술된 경우에는 변환의 정확성을 보장할 수가 없다. 따라서 효과적이고 보다 정확하게 관계형 데이터베이스를 XML 문서로 변환하는 기법이 요구된다.
	XML 스키마에는 무엇이 있는가?	XML 문서의 내용을 기술하고 규정하는 W3C XML 언어인 XML 스키마에는 DTD와 XML Schema[15]가 있다. 스키마 변환에 관한 기존 연구들의 대부분은 XML 스키마로 DTD를 사용하고 있다[6,9,5].

참고문헌 (16)

조정길, "함수적 종속성을 반영한 XML 문서의 관계형 스키마 매핑 기법", 한국인터넷정보학회논문지, 제8권, 제2호, pp.95-103, 2007.

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상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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