面向关系数据库的语义查询重写关键技术研究

摘要

随着计算机网络的发展，大量有价值的数据依靠传统的搜索引擎技术已经不能被有效地检索出来，这些内容称为Deep Web。为了有效地对Deep Web中的数据资源进行检索，人们提出了语义Web的概念。Deep Web的数据资源主要存储在关系数据库中。但是，关系数据库的数据缺乏语义信息，这使得语义Web不能直接访问关系数据库。因此，如何实现关系数据库的语义访问成为国内外研究的热点。
　　为了实现关系数据库的语义访问，本文采用了如下方法：首先为关系数据库定义RDF视图，然后基于该RDF视图实现SPARQL向SQL的查询重写，最后用得到的SQL语句访问关系数据库。其中，最关键的是实现基于RDF视图的SPARQL向SQL的查询重写，这需要解决两个关键问题：一是为关系数据库定义RDF视图；二是基于该RDF视图将SPARQL语句查询重写为SQL语句。
　　在现有的实现方法中，虽然有些已经对以上两个关键问题进行了相关的研究，但是在为关系数据库定义RDF视图时，现有的实现方法不能很好的支持关系数据库模式到RDF模式概念上的自然对应关系，而且不能基于RDF视图实现包含非强制图模式和值约束模式的复杂的SPARQL语句的查询重写。
　　为了解决以上问题，本文借鉴已有的研究成果，改进为关系数据库定义RDF视图的方法，并在基于RDF视图的SPARQL向SQL查询重写的过程中实现非强制图模式和值约束模式的查询重写。
　　本文的主要工作有：
　　1)分析关系数据库模式到RDF模式概念上的自然对应关系，提出一张关系表对应多个RDF类及多张关系表对应一个RDF类的映射规则；
　　2)对SPARQL语句中的非强制图模式进行分析，提出基于RDF视图的并列、嵌套及并列嵌套混合的非强制图模式的查询重写方法；
　　3)研究SPARQL语句中值约束模式的特性，实现基于RDF视图的值约束模式的查询重写；
　　4)设计并实现基于RDF视图的复杂的SPARQL语句向SQL语句查询重写的处理器原型，并通过实验对本文方法的有效性进行验证。
　　实验结果表明，本文提出的基于RDF视图的SPARQL-to-SQL查询重写处理方法能够对包含非强制图模式和值约束模式的复杂的SPARQL语句进行查询重写，非强制图模式和值约束模式的查询重写处理方法是有效的。