Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:26:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241096.pdf: 13920994 bytes, checksum: def8daad7de067f47f98deecac1f40ad (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:14:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Embora XML seja um padrão de fato para o intercâmbio e representação de informações, atualmente observa-se que documentos XML passaram a atuar como verdadeiros containers de dados a serem recuperados pelas aplicações. Como prova disto, sistemas gerenciadores de banco de dados passaram a fornecer meios para a persistência e manipulação de documentos XML. Diante desta nova atuação para este formato de dados, a necessidade de metodologias para a organização de esquemas XML se torna evidente. Diversos trabalhos na literatura fornecem contribuições para o projeto de documentos XML. Entretanto, não existem metodologias completamente adequadas e consolidadas para atuar no projeto de um banco de dados XML. Este trabalho vem ao encontro desta necessidade, provendo uma metodologia para o projeto lógico de banco de dados XML. O foco deste trabalho está no processo de transformação de um esquema conceitual em um esquema lógico XML. A metodologia proposta considera todos os construtores do modelo conceitual EER (Extended Entity-Relationship), bem como as restrições conceituais, para a geração de uma estrutura XML equivalente. Esta estrutura é definida por um modelo lógico que abstrai os modelos de implementação XML existentes. Informações referentes à carga estimada para o banco de dados são utilizadas para efetuar otimizações na estrutura XML durante o processo de transformação. Os resultados apresentados por este trabalho demonstram que a metodologia de conversão proposta produz esquemas XML que representam devidamente os conceitos e restrições de um esquema conceitual, que evitam a redundância de dados e que apresentam uma estrutura otimizada capaz de responder com eficiência às operações mais frequentes de um banco de dados XML. Even though XML is a de facto standard for information exchanging and representation, XML documents are being currently used as data containers whose data are retrieved by several kinds of applications. In fact, database management systems have been extended to be able to store and manipulate XML documents. Because of this trend, the need for methodologies for organizing XML schemata becomes evident. Several work related to XML document modeling are available in the literature. However, there are no suitable methodologies for designing XML databases. This work provides an approach for the logical design of XML databases. It focuses on translating a conceptual schema into an XML logical schema. Our methodology considers all EER (Extended Entity-Relationship) conceptual model constructs as well as conceptual constraints for generating an equivalent XML structure. This structure is defined by a logical model which abstracts the existing XML implementation models. Workload estimated on a database is considered to perform structure improvements during the conversion process. Experiments demonstrate that our conversion methodology produces XML schemata which correctly represent the concepts and constraints of a conceptual schema as well as do not allow data redundancy. Despite that, the structure of generated schemata allows efficient answers to the frequent operations of the XML database.

XML vem se tornando um importante meio para intercâmbio de dados, e é frequentemente usada com uma interface para - isto é, uma visão de - um banco de dados relacional. Apesar de existirem muitos trabalhos que tratam de consultas a bancos de dados através de visões XML, o problema de atualização de bancos de dados relacionais através de visões XML não tem recebido muita atenção. Neste trabalho, apresentam-se os primeiros passos para a solução deste problema. Usando query trees para capturar noções de seleção, projeção, aninhamento, agrupamento e conjuntos heterogêneos, presentes na maioria das linguagens de consulta XML, demonstra-se como visões XML expressas através de query trees podem ser mapeadas para um conjunto de visões relacionais correspondentes. Consequentemente, esta tese transforma o problema de atualização de bancos de dados relacionais através de visões XML em um problema clássico de atualização de bancos de dados através de visões relacionais. A partir daí, este trabalho mostra como atualizações na visão XML são mapeadas para atualizações sobre as visões relacionais correspondentes. Trabalhos existentes em atualização de visões relacionais podem então ser aplicados para determinar se as visões são atualizáveis com relação àquelas atualizações relacionais, e em caso a rmativo, traduzir as atualizações para o banco de dados relacional. Como query trees são uma caracterização formal de consultas de de nição de visões, elas não são adequadas para usuários nais. Diante disso, esta tese investiga como um subconjunto de XQuery pode ser usado como uma linguagem de de nição das visões, e como as query trees podem ser usadas como uma representação intermedi ária para consultas de nidas nesse subconjunto. / XML has become an important medium for data exchange, and is frequently used as an interface to - i.e. a view of - a relational database. Although lots of work have been done on querying relational databases through XML views, the problem of updating relational databases through XML views has not received much attention. In this work, we give the rst steps towards solving this problem. Using query trees to capture the notions of selection, projection, nesting, grouping, and heterogeneous sets found throughout most XML query languages, we show how XML views expressed using query trees can be mapped to a set of corresponding relational views. Thus, we transform the problem of updating relational databases through XML views into a classical problem of updating relational databases through relational views. We then show how updates on the XML view are mapped to updates on the corresponding relational views. Existing work on updating relational views can then be leveraged to determine whether or not the relational views are updatable with respect to the relational updates, and if so, to translate the updates to the underlying relational database. Since query trees are a formal characterization of view de nition queries, they are not well suited for end-users. We then investigate how a subset of XQuery can be used as a top level language, and show how query trees can be used as an intermediate representation of view de nitions expressed in this subset.

O casamento entre esquemas XML e esquemas relacionais é necessário em diversas aplicações, tais como integração de informação e intercâmbio de dados. Tipicamente o casamento de esquemas é um processo manual, talvez suportado por uma interface grá ca. No entanto, o casamento manual de esquemas muito grandes é um processo dispendioso e sujeito a erros. Disto surge a necessidade de técnicas (semi)-automáticas de casamento de esquemas que auxiliem o usuário fornecendo sugestões de casamento, dessa forma reduzindo o esforço manual aplicado nesta tarefa. Apesar deste tema já ter sido estudado na literatura, o casamento entre esquemas XML e esquemas relacionais é ainda um tema em aberto. Isto porque os trabalhos existentes ou se aplicam para esquemas de nidos no mesmo modelo, ou são genéricos demais para o problema em questão. O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de técnicas especí cas para o casamento de esquemas XML e esquemas relacionais. Tais técnicas exploram as particularidades existentes entre estes esquemas para inferir valores de similaridade entre eles. As técnicas propostas são avaliadas através de experimentos com esquemas do mundo real. / The matching between XML schemas and relational schemas has many applications, such as information integration and data exchange. Typically, schema matching is done manually by domain experts, sometimes using a graphical tool. However, the matching of large schemas is a time consuming and error-prone task. The use of (semi-)automatic schema matching techniques can help the user in nding the correct matches, thereby reducing his labor. The schema matching problem has already been addressed in the literature. Nevertheless, the matching of XML schemas and relational schemas is still an open issue. This comes from the fact that the existing work is whether speci c for schemas designed in the same model, or too generic for the problem in discussion. The mais goal of this dissertation is to develop speci c techniques for the matching of XML schemas and relational schemas. Such techniques exploit the particularities found when analyzing the two schemas together, and use these cues to leverage the matching process. The techniques are evaluated by running experiments with real-world schemas.

Consultas por palavras-chave permitem o acesso fácil a dados XML, uma vez que não exigem que o usuário aprenda uma linguagem de consulta estruturada nem estude possíveis esquemas de dados complexos. Com isso, vários motores de busca XML foram propostos para permitir a extração de fragmentos XML relevantes para consultas por palavras-chave. No entanto, esses motores de busca tratam as expressões temporais da mesma forma que qualquer outra palavra-chave. Essa abordagem ocasiona inúmeros problemas, como por exemplo, considerar como casamentos para uma expressão temporal nodos do domínio preço ou código. Este trabalho descreve TPI (Two Phase Interception), uma abordagem que permite o suporte a consultas temporais por palavras-chave em documentos XML orientados a dados. O suporte a consultas temporais é realizado através de uma camada adicional de software que executa duas interceptações no processamento de consultas, realizado por um motor de busca XML. Esta camada adicional de software é responsável pelo tratamento adequado das informações temporais presentes na consulta e no conteúdo dos documentos XML. O trabalho ainda especifica TKC (Temporal Keyword Classification), uma classificação de consultas temporais que serve de guia para qualquer mecanismo de consulta por palavras-chave, inclusive TPI. São apresentados os algoritmos de mapeamento das diferentes formas de predicados temporais por palavras-chave, especificadas em TKC, para expressões relacionais a fim de orientar a implementação do processamento das consultas temporais. É proposto um índice temporal e definidas estratégias para identificação de caminhos temporais, desambiguação de formatos de valores temporais, identificação de datas representadas por vários elementos e identificação de intervalos temporais. São demonstrados experimentos que comparam a qualidade, o tempo de processamento e a escalabilidade de um motor de busca XML com e sem a utilização de TPI. A principal contribuição desse trabalho é melhorar significativamente a qualidade dos resultados de consultas temporais por palavras-chave em documentos XML. / Keyword queries enable users to easily access XML data, since the user does not need to learn a structured query language or study possibly complex data schemas. Therewith, several XML search engines have been proposed to extract relevant XML fragments in response to keyword queries. However, these search engines treat the temporal expressions as any other keyword. This approach may lead to several problems. It could, for example, consider prices and codes as matches to a temporal expression. This work describes TPI (Two Phase Interception), an approach that supports temporal keyword queries on data-centric XML documents. The temporal query support is performed by adding an additional software layer that executes two interceptions in the query processing performed by a XML search engine. This additional software layer is responsible for the adequate treatment of the temporal expressions contained in the query and in the contents of the XML documents. This work also specifies TKC (Temporal Keyword Classification), a temporal query classification to be used as guidance for any keyword query mechanism, including TPI. We present the algorithms for mapping different temporal predicates expressed by keywords to relational expressions in order to guide the implementation of the temporal query processing. We propose a temporal index together with strategies to perform temporal path identification, format disambiguation, identification of dates represented by many elements and detection of temporal intervals. This work also reports on experiments which evaluate quality, processing time and scalability of an XML search engine with TPI and without TPI. The main contribution of this work is the significant improvement in the quality of the results of temporal keyword queries on XML documents.

O Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos (AOSD) vem se consolidando como uma forma de resolver vários problemas das técnicas convencionais de programação, em particular em sistemas onde diversos interesses se encontram entrelaçados. A popularização dessa tecnologia faz surgir a necessidade de metodologias e ferramentas que facilitem o seu uso, como refatorações que levem em consideração suas características. No entanto as técnicas de modelagem de software disponíveis para AOSD não tem amadurecido no mesmo passo que as de implementação. Assim, para se poder pensar em mecanismos automáticos que trabalhem com a separação de interesses, é preciso verificar se as técnicas de modelagem existentes comportam isso. Este trabalho propõe uma adaptação da abordagem Theme de modelagem, para que ela permita uma representação mais fiel de sistemas que utilizam orientação a aspectos, em especial os que utilizam a linguagem AspectJ. Essa técnica proposta é utilizada para demonstrar algumas maneiras de detectar bad smells em sistemas orientados a aspectos. Também é mostrado como essa modelagem pode ser usada como base para a geração automática de código orientado a aspectos, e como pode ser feita a engenharia reversa de código existente de forma que ele possa ser analisado em forma de modelo. / Aspect‐Oriented Software Development (AOSD) is increasingly being considered a way to solve several problems in conventional programming methods, particularly in systems with crosscutting concerns. The popularization of this technology brings the need for methodologies and tools to ease its use, such as refactorings that take into account its characteristics. However modeling techniques available for AOSD are not maturing at the same rate as implementation techniques. Thus, in order to be able to devise automatic mechanisms that deal with separation of concerns, it is first necessary to verify if existing modeling techniques support that. In this work, we propose an adaptation of the Theme modeling approach, so that it represents aspect‐oriented systems more closely, especially those using the AspectJ language. This technique is used to demonstrate a few ways of detecting bad smells in aspect‐oriented systems. It is also shown how this model can be used as a basis for the automatic generation of aspectoriented code, and how existing code can be reverse‐engineered so that its model can be analyzed.

Nos últimos anos, um grande esforço tem sido despendido no estudo de formas de representar documentos textuais, chamados semi-estruturados, objetivando extrair informações destes documentos com a mesma eficiência com que essas são extraídas de bancos de dados relacionais e orientados a objetos. A pesquisa, em dados semi-estruturados, tornou-se fundamental com o crescimento da Web como fonte e repositório de dados, uma vez que os métodos de pesquisa existentes, baseados em navegação e busca por palavra-chave, mostraram-se insuficientes para satisfazer as necessidades de consulta em escala cada vez maior. Com o surgimento da XML, e a tendência de se tornar a linguagem padrão na Web, fez com que a representação de informações fosse dirigida para este novo padrão, porque disponibiliza um bom intercâmbio de informações e a produção de documentos eletrônicos. Existe a necessidade de se disponibilizar os documentos e as informações na rede em formato Web, HTML ou XML. Sendo assim, consultar documentos XML representa um desafio para a comunidade de pesquisa em banco de dados, pois implica em disponibilizar os grandes volumes de dados já existentes em formato XML, surgindo a necessidade de ferramentas de consulta que sejam ao mesmo tempo, flexíveis o suficiente para compreender a heterogeneidade dos documentos e, poderosas ao ponto de extraírem informações com rapidez e correção. Este trabalho apresenta uma abordagem sobre a linguagem XML, sua importância, vantagens, principais aplicações e as linguagens de consulta para dados XML. Após, é detalhada uma aplicação para Web utilizando a tecnologia XML, baseado em Ontologias, e a sua disponibilização na Web. A aplicação desenvolvida utilizou XML e linguagens de consulta para XML e com suporte a XML, baseando-se em Ontologias, com o objetivo de permitir consultas e o armazenamento de informações referentes aos alunos concluintes de determinados cursos da Universidade da Região da Campanha - Urcamp/Bagé, colocando à disposição da Universidade uma nova ferramenta, que disponibiliza informações referentes aos cursos em questão, utilizando uma nova tecnologia, que tende a tornar-se padrão na Web.

A grande quantidade de dados eletrônicos disponível atualmente nem sempre pode ser representada com modelos tradicionais, principalmente devido à ausência de esquema no momento da criação destes dados. Neste sentido, modelos semi-estruturados têm sido propostos; uma das abordagens utilizadas é XML, uma linguagem para troca e representação deste tipo de informação. Entretanto, consultar dados semi-estruturados pode demandar processos de extração com alto custo. Uma das alternativas para solucionar este problema é a definição de visões sobre estes dados, e a posterior materialização destas informações. O uso de visões materializadas para dados XML ainda é pouco explorado. Uma das abordagens que podem ser utilizadas é o uso de sistemas de gerenciamento de bancos de dados relacionais para o armazenamento das visões. Desse modo, informação semanticamente relacionada (informação acerca de um mesmo domínio, possivelmente representada em formatos diferentes) pode ser agrupada em uma única unidade lógica, facilitando o acesso a estes dados por parte do usuário, e introduzindo alguma estrutura nos dados semiestruturados. Dessa maneira, o usuário final submete consultas diretamente sobre a visão materializada, evitando extrações contínuas de dados nas fontes XML. A materialização de dados XML exige a definição de um repositório de dados para o armazenamento destas instâncias. Utilizando-se a abordagem relacional, é necessário definir um mecanismo para a geração do esquema lógico do banco de dados. Consultar os dados nas fontes XML exige a integração destas instâncias. Neste contexto, integrá-las significa identificar quais instâncias de dados representam o mesmo objeto do mundo real, bem como resolver ambigüidades de representação deste objeto. O problema de identificação de entidades em XML é mais complexo que em bases de dados estruturadas. Dados XML, como propostos originalmente, não carregam necessariamente a noção de chave primária ou identificador de objeto. Assim, é necessária a adoção de um mecanismo que faça a identificação das instâncias na integração destes dados. Além disso, à medida que as fontes de dados XML sofrem alterações, a visão materializada deve ser atualizada, a fim de manter-se consistente com as fontes de dados. A manutenção deve propagar as alterações feitas nos dados XML para a visão materializada. Reprocessar todo o conteúdo da visão materializada é, na maioria das vezes, muito caro. Assim, é desejável propagar as mudanças incrementalmente, ou seja, processar apenas as alterações necessárias. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma proposta de técnica para armazenamento de dados XML em um banco de dados relacional. A proposta utiliza ontologias para a geração do esquema lógico do banco de dados. O problema de integração de dados é mostrado. O foco principal do trabalho está na proposta de uma técnica de atribuição de identificadores a instâncias XML, baseada no uso de funções Skolem e no padrão XPath, proposto pelo W3C. Também é proposto um mecanismo para manutenção incremental deste banco, à medida que as fontes XML sofrem atualizações.

A linguagem XML tem se tornado um padrão no intercâmbio de informações naWeb. No entanto, a maioria das organizações continua a armazenar seus dados em bancos de dados relacionais. Diante deste ambiente, surge a necessidade de se construir aplicações que permitam às empresas o intercâmbio de informações via XML, mas sem que estas empresas tenham que migrar suas bases relacionais. Neste trabalho, é apresentada uma técnica para importar e exportar documentos XML, focada em cenários entre empresas onde visões XML são extraídas de uma base de dados relacional e enviadas via Web (ou qualquer outro meio) para outra aplicação que as edita e as retorna. Através da edição da visão XML, a própria base de dados relacional é modificada, atualizando assim os dados da empresa. A base de dados relacional deve ser atualizada com as novas informações da visão XML. Neste tipo de transação tem-se as seguintes considerações: 1. A visão XML pode ser atualizada por qualquer aplicação. Editores de texto, banco de dados XML e aplicações específicas estão entre as aplicações que podematualizála. 2. A aplicação que recebe a visão XML fica de posse dela por um período não determinado, podendo inclusive não retornar a visão. Durante este período a aplicação pode ficar desconectada da base de dados geradora da visão XML. 3. Enquanto a visão XML está sendo editada, outras aplicações podem acessar e atualizar a base de dados. 4. Não existe conhecimento semântico específico sobre os dados contidos na visão XML. Portanto, para este tipo de aplicação, não é realista fazer um controle de concorrência baseado em bloqueios das tuplas contidas na visão. Da mesma forma, não é possível esperar que o usuário expresse, através de uma linguagem ou formato padrão, as alterações efetuadas na visão XML. Ocorre neste ambiente dois problemas: (i) identificar as modificações feitas na visão e (ii) identificar e resolver conflitos que possam ser causados por modificações na base de dados durante a transação. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma técnica para exportação e importação de visões XML que minimize estes dois problemas. Neste trabalho é proposta uma arquitetura que utiliza algoritmos de detecção de diferenças em documento XML e uma extensão do sistema de atualização de visões XML PATAXÓ, um sistema já existente de importação e exportação de documentos XML em bases relacionais. Também é apresentado, para o módulo de gerenciamento de transações da arquitetura, uma proposta de detecção e tratamento de conflitos baseada em regras geradas apenas sobre a estrutura da visão XML. / XML has become the standard format for exchanging information on the Web. However, many organizations continue storing their data in relational databases. In this context, it becomes necessary to build applications that allow companies to exchange information via XML without having to share their relational databases. This thesis introduces a technique for exporting and importing XML documents from relational databases in a scenario of business to business (B2B) applications. In the considered scenario, a XML view is extracted from a relational database and then sent via the Web (or any other means) to another separate application where the information is edited and then sent back after a certain period of time. Changes introduced on the XML view must be mapped into updates on the relational database, thus implementing business transactions etc. These types of transaction have the following considerations. 1) Any application may be used to edit the XML view. There is no need for a specific application to update it. 2) The application that receives the XML view retains its view during an indeterminate period of time having the option of not returning the view. During this period of time, the application is disconnected from the relational DBMS. 3) During the period of time in which the XML view is being updated, other applications may access and update the database. 4) There is no specific semantic knowledge regarding the data contained within the XML view. Therefore, with this type of application, it is not realistic to have a pessimistic concurrency control mecahnism based on data locking. In the same way, it is not realistic to expect a user to express the updates contained within the XML view through a specific language. Thus there are two main problems to be solved. Firstly, the identification of which modifications were made within the view, and secondly, identifying and solving conflicts that may arise due to updates in the database during the transaction. The objective of this thesis is to develop a technique for exporting and importing XML views that addresses these two problems. The thesis describes an approach to detect XML differences, as well as a extension of Pataxó, an already existing XML import/export system for relational databases. Additionally, the thesis describes the transaction management module that implements the proposed approach for detecting and handling conflicts due to updates on the XML view.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221374.pdf: 506383 bytes, checksum: ae933c721a34e332b8b26999ff231c1e (MD5) / O número de organizações que criam suas próprias bibliotecas digitais vem crescendo. Isto, pois as bibliotecas digitais oferecem um modo eficiente de organização no armazenamento do acervo e uma facilidade de recuperação de informação. Todo o conhecimento que está armazenado nas bibliotecas digitais tem seu valor reconhecido à medida que se torna disponível à pesquisa. Desta forma, a interoperabilidade entre as bibliotecas digitais representa uma importante questão a ser resolvida. Algumas iniciativas tentam resolver este problema, como o protocolo Z39.50 e o padrão de metadados Dublin Core. Mas existem diversas implementações de bibliotecas digitais proprietárias que não adotam tais iniciativas. Hoje existem soluções permitindo adaptar padrões de interoperabilidade às bibliotecas proprietárias. Mas a instalação de tais soluções é complexa, exigindo até a recodificação. O objetivo desta dissertação é propor uma solução para facilitar a adaptação de servidores Z39.50 a bibliotecas digitais proprietárias que utilizam banco de dados relacional. Para tal, foi definida uma linguagem baseada em XML para a definição da correlação entre metadados de bibliotecas digitais proprietárias em metadados Dublin Core. Além disso, foi definido o procedimento de uso desta linguagem em servidores Z39.50.