XML 질의 처리를 위한 효율적인 시퀀스 매칭 기법 (pp.356-367)

서동민(Dong Min Seo),송석일(Seok Il Song),유재수(Jae Soo Yoo) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.35 No.4

인터넷 상에서 정보 표현 및 교환의 표준으로 XML이 대두되면서 데이타베이스 연구 분야에서는 XML 질의 처리에 대한 중요성이 커지고 있다. 그리고 과거 몇 년간 빠른 XML 질의 처리를 위해 XISS, XR-트리와 같은 구조적 XML 질의 처리 기법이 제안되었다. 하지만 구조적 XML 질의 처리는 가지 경로 질의 처리를 위해 많은 조인 비용이 요구되는 문제를 가지고 있다. 최근에는 구조적 XML 질의처리 기법의 조인 문제를 해결하기 위해 ViST와 PRIX와 같은 시퀀스 매칭 기반의 XML 질의 처리 기법이 제안되었다. 시퀀스 매칭 기반의 XML 질의 처리 기법은 가지 경로 질의를 다수의 부질의로 분리하지않고 질의 시퀀스가 문서 내에 포함되는지만 비교하기 때문에 조인 비용이 요구되지 않는 장점을 가지고있다. 하지만 ViST는 최적화되지 못한 번호 부여 기법을 사용함으로써 질의 처리 시 구조 관계를 정확하게 판단하지 못하고, PRIX는 질의와 문서의 NPS와 LPS를 비교하는데 많은 비용이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 XML 질의 처리 성능 향상을 위해 상향식 질의 처리를 사용하는 효율적인 시퀀스 매칭 기법을 제안한다. 또한 본 논문의 성능 평가에서는 제안하는 기법을 ViST, PRIX와 비교하여 제안하는 기법이 와일드-카드('*'와 '//')를 포함하는 선형 경로 질의뿐만 아니라 가지 경로 질의 처리에 대해 향상된 성능을 나타냄을 보인다. As XML is gaining unqualified success in being adopted as a universal data representation and exchange format, particularly in the World Wide Web, the problem of querying XML documents poses interesting challenges to database researcher. Several structural XML query processing methods, including XISS and XR-tree, for past years, have been proposed for fast query processing. However, structural XML query processing has the problem of requiring expensive join cost for twig path query. Recently, sequence matching based XML query processing methods, including ViST and PRIX, have been proposed to solve the problem of structural XML query processing methods. Through sequence matching based XML query processing methods match structured queries against structured data as a whole without breaking down the queries into sub queries of paths or nodes and relying on join operations to combine their results. However, determining the structural relationship of ViST is incorrect because its numbering scheme is not optimized. And PRIX requires many processing time for matching LPS and NPS about XML data trees and queries. Therefore, in this paper, we propose efficient sequence matching method using the bottom-up query processing for efficient XML query processing. Also, to verify the superiority of our index structure, we compare our sequence matching method with ViST and PRIX in terms of query processing with linear path or twig path including wild-card('*' and '//').

Query Processing based Branch Node Stream for XML Message Broker

Hye-Kyeong Ko 한국인터넷방송통신학회 2021 Journal of Advanced Smart Convergence Vol.10 No.2

XML message brokers have a lot of importance because XML has become a practical standard for data exchange in many applications. Message brokers covered in this document store many users. This paper is a study of the processing of twig pattern queries in XML documents using branching node streams in XML message broker structures. This work is about query processing in XML documents, especially for query processing with XML twig patterns in the XML message broker structure and proposed a method to reduce query processing time when parsing documents with XML twig patterns by processing information. In this paper, the twig pattern query processing method of documents using the branching node stream removes the twigging value of the branch node that does not include the labeling value of the branch node stream when it receives a twig query from the client. In this paper, the leaf node discovery time can be reduced by reducing the navigation time of nodes in XML documents that are matched to leaf nodes in twig queries for client twig queries. Overall, the overall processing time to respond to queries is reduced, allowing for rapid questionanswer processing.

Co-processing heterogeneous parallel index for multi-dimensional datasets

Kim, Jinwoong,Nam, Beomseok Elsevier 2018 Journal of parallel and distributed computing Vol.113 No.-

<P><B>Abstract</B></P> <P>We present a novel multi-dimensional range query co-processing scheme for the CPU and GPU. It has been reported that traversing hierarchical tree structures in parallel is inherently not efficient because of large branching factors. Besides, it is known that the recursive tree traversal algorithm required for multi-dimensional range queries is not well suited for the GPU architecture owing to its small shared memory.</P> <P>In this paper, we propose co-processing range queries using both the CPU and GPU to make the most use of each architecture. In <I>Hybrid tree</I> that we present in this paper, we let CPU navigate the internal nodes of hierarchical tree structures and make GPU scan leaf nodes in a linear fashion using a massively large number of processing units. With the co-processing scheme, we can asynchronously leverage the strengths of each architecture. We also propose a novel dynamic GPU block scheduling algorithm for multiple range queries. In our scheduling algorithm, we consider the selection ratio of each query to determine the number of GPU blocks to launch. By assigning the right number of GPU blocks, we can significantly improve the query processing throughput for multiple concurrent queries. Our extensive experimental study shows that the proposed co-processing scheme shows up to 12 × faster query response time than the state-of-the-art GPU tree traversal algorithm. We also show that our dynamic GPU block assignment algorithm improves the query processing throughput by up to 4 × .</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> This paper presents a novel CPU + GPU co-processing scheme for multidimensional indexing. </LI> <LI> With our CPU + GPU co-processing scheme, we can asynchronously take advantage of each architecture. </LI> <LI> CPU + GPU co-processing scheme shows up to 12 × faster performance than the state-of-the-art GPU algorithm. </LI> </UL> </P>

데이타와 질의의 이원성을 이용한 데이타스트림에서의 연속질의 처리

임효상(Hyo-Sang Lim),이재길(Jae-Gil Lee),이민재(Min-Jae Lee),황규영(Kyu-Young Whang) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.33 No.3

본 논문은 데이타스트림 환경에서 연속질의를 효율적으로 처리하는 방법을 다룬다. 먼저, 기존의 질의 처리 방법을 데이타 엘리먼트와 질의 중에서 어느 것을 먼저 선택하고 수행을 시작하느냐에 따라서, 서로 이원적인 두 가지 방법인 데이타-이니셔티브(data-initiative)와 질의-이니셔티브(query-initiative)로 분류한다. 이러한 분류는 기존의 질의 처리 연구에서 데이타와 질의를 서로 다르게(asymmetrically) 취급하였다는 것에 기인한다. 기존의 연속질의 처리에서는 이원적인 질의 처리 방법 중에서 데이타-이니셔티브 방법만이 사용되었기 때문에, 질의-이니셔티브 방법에서 얻을 수 있는 성능 상의 이점이 간과되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 데이타와 질의를 동등하게(symmetrically) 볼 수 있다는 점에 착안한다. 본 논문에서는 데이타와 질의의 이원성 모델(Duality Model of Data and Queries)을 제안하고 이 모델에 기반하여 연속질의 처리 문제를 다차원 공간에서의 공간조인 문제로 변환하는 새로운 관점을 제시한다. 그리고, 공간조인 기반 연속질의 처리 알고리즘인 Spatial Join CQ를 제안한다. Spatial Join CQ는 다차원 공간상에 영역으로 표현된 데이타 엘리먼트들의 집합과 질의들의 집합으로부터 서로 겹치는 쌍을 찾음으로써 연속질의를 처리한다. 제안하는 알고리즘은 대칭적인(symmetric) 연산인 공간조인으로 겹치는 영역들을 찾아냄으로써 서로 이원적인 두 가지 질의 처리 방법의 효과를 동시에 얻는다. 성능 평가 결과, 제시하는 알고리즘은 기존의 방법에 비해서 단순 선택 연속질의는 최대 36배, 슬라이딩 윈도우 조인 연속질의는 최대 7배의 성능 향상을 보였다. In this paper, we deal with a method of efficiently processing continuous queries in a data stream environment. We classify previous query processing methods into two dual categories ? data-initiative and query-initiative ? depending on whether query processing is initiated by selecting a data element or a query. This classification stems from the fact that data and queries have been treated asymmetrically. For processing continuous queries, only data-initiative methods have traditionally been employed, and thus, the performance gain that could be obtained by query-initiative methods has been overlooked. To solve this problem, we focus on an observation that data and queries can be treated symmetrically. In this paper, we propose the duality model of data and queries and, based on this model, present a new viewpoint of transforming the continuous query processing problem to a multi-dimensional spatial join problem. We also present a continuous query processing algorithm based on spatial join, named Spatial Join CQ. Spatial Join CQ processes continuous queries by finding the pairs of overlapping regions from a set of data elements and a set of queries defined as regions in the multi-dimensional space. The algorithm achieves the effects of both of the two dual methods by using the spatial join, which is a symmetric operation. Experimental results show that the proposed algorithm outperforms earlier methods by up to 36 times for simple selection continuous queries and by up to 7 times for sliding window join continuous queries.

Query Processing based Branch Node Stream for XML Message Broker

Ko, Hye-Kyeong The Institute of Internet 2021 International journal of advanced smart convergenc Vol.10 No.2

XML message brokers have a lot of importance because XML has become a practical standard for data exchange in many applications. Message brokers covered in this document store many users. This paper is a study of the processing of twig pattern queries in XML documents using branching node streams in XML message broker structures. This work is about query processing in XML documents, especially for query processing with XML twig patterns in the XML message broker structure and proposed a method to reduce query processing time when parsing documents with XML twig patterns by processing information. In this paper, the twig pattern query processing method of documents using the branching node stream removes the twigging value of the branch node that does not include the labeling value of the branch node stream when it receives a twig query from the client. In this paper, the leaf node discovery time can be reduced by reducing the navigation time of nodes in XML documents that are matched to leaf nodes in twig queries for client twig queries. Overall, the overall processing time to respond to queries is reduced, allowing for rapid question-answer processing.

지역 질의 생성기반 전역 XQuery 질의 처리 기법

박종현(Jong-Hyun Park),박원익(Won-Ik Park),김영국(Young-Kuk Kim),강지훈(Ji-Hoon Kang) 한국컴퓨터정보학회 2010 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.15 No.11

XML 뷰는 분산 환경에서 이종 데이터들을 XML 데이터처럼 바라보며 XML로 통합하기 위한 방법으로 제안되었으며, 전역 XML 뷰는 분산되어 있는 다양한 형태의 이종 데이터들을 단일의 XML 데이터처럼 바라보며 질의할 수 있도록한다. 이때사용자가 사용하는표준질의어는 XQuery이며, 전역XML 뷰를대상으로 작성된 질의가 바로 전역XQuery 질의이다. 그러므로이를효과적으로 처리하기위한방법은분산 환경에서이종데이터들사이의 통합 및 검색을 위한 연구의 주제이다. 기존 SQL 질의 처리에서 알 수 있는 것처럼, 분산 질의 처리를 위한 방법들 가운데 가장 범용적으로 사용되는 방법 중 하나는 전역 질의를 지역 질의로 분할하여 분할된 지역 질의들을 처리하고, 그 결과를 취하여 전역 질의의 결과로 재구성하는 것이다. 그러나 XQuery는 FOR 절과 같은 SQL 질의어에서는 찾아볼 수 없는 복잡한 구조적 특성을 갖는다. 그러므로 전역 XQuery 질의의 처리를 위해 지역 질의를 생성하기 위해서는 고려해야 할 사항들이 존재한다. 본 논문에서는 전역 SQL 질의 처리를 위한 지역 질의 생성 기법을 전역 XQuery 질의의 처리를 위해 적용할 때 발생하는 문제점을 정의하고 이를 해결하기 위한 방법을 제안한다. 또한, 제안한 방법을 기반으로 하는 전역 XQuery 질의 처리기를 구현하여 그 효율성을 보인다. XML view is proposed to integrate between XML data and heterogeneous data over distributed environment and global XML view is used to search distributed heterogeneous data. At this time, standard query language for user is XQuery and the method for processing global XQuery queries over distributed environment is one of the new research topics. One of the basic and simple methods to process distributed SQL queries is that generates local queries for processing a global query and constructs the result of the global query from the results of the local queries. However, the syntax of XQuery differs from SQL because the XQuery contains some special expressions like FOR clauses for querying to semi-structured data, of course, FOR clauses are not used in SQL. Therefore, there are some problems to adopt the method for processing global SQL queries for generating local XQuery queries. This paper defines some problems when generates local XQuery queries for processing global XQuery queries and proposes a method for generating local XQuery queries considered these problems. Also we implement and evaluate a Global XQuery Processor which uses our method.

XML 레이블링을 이용한 XML 조각 스트림에 대한 질의 처리 기법

이상욱(Sangwook Lee),김진(Jin Kim),강현철(Hyunchu Kang) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.35 No.1

유비쿼터스 컴퓨팅의 실현을 위해서는 이동 단말기의 자원 및 컴퓨팅 파워의 효율적 사용이 필수적이다. 특히, 이동 단말기에 내장된 소프트웨어의 수행에 있어 메모리 효율성, 에너지 효율성, 그리고 처리 효율성이 요구된다. 본 논문은 자원이 제약되어 있는 이동 단말기에서의 XML 데이타에 대한 질의처리에 관한 것이다. 메모리 용량이 크지 않은 단말기의 경우 대량의 XML 데이타에 대한 질의 처리를 수행하기 위해서는 XML 스트림 질의 처리 기술이 활용되어야 한다. 최근에 제시된 XFrag는 홀-필러 모델을 이용하여 XML 데이타를 XML 조각으로 분할하여 스트림으로 전송하고 처리할 수 있는 기법이다. 이는 메모리가 부족한 이동 단말기에서 조각 스트림으로부터 XML 데이타를 재구성하지 않고 질의 처리를 가능하게 한다. 그러나 홀-필러 모델을 사용할 경우 홀과 필러에 대한 부가적인 정보를 저장해야 하므로 메모리 효율성이 높지 못하다. 본 논문에서는 XML 데이타의 구조 정보를 표현하는 XML 레이블링 기법을 이용하여 XML 데이타를 조각으로 분할하여 처리하는 새로운 기법 XFLab을 제시한다. 구현 및 성능 실험 결과 XFLab이 XFrag보다 메모리 사용량과 처리 시간 양면 모두에서 우수한 것으로 나타났다. In order to realize ubiquitous computing, it is essential to efficiently use the resources and the computing power of mobile devices. Among others, memory efficiency, energy efficiency, and processing efficiency are required in executing the softwares embedded in mobile devices. In this paper, query processing over XML data in a mobile device where resources are limited is addressed. In a device with limited amount of memory, the techniques of XML stream query processing need to be employed to process queries over a large volume of XML data. Recently, a technique called XFrag was proposed whereby XML data is fragmented with the hole-filler model and streamed in fragments for processing. With XFrag, query processing is possible in the mobile device with limited memory without reconstructing the XML data out of its fragment stream. With the hole-filler model, however, memory efficiency is not high because the additional information on holes and fillers needs to be stored. In this paper, we propose a new technique called XFLab whereby XML data is fragmented with the XML labeling scheme which is for representing the structural relationship in XML data, and streamed in fragments for processing. Through implementation and experiments, we showed that our XFLab outperformed XFrag both in memory usage and processing time.

Secure query processing against encrypted XML data using Query-Aware Decryption

Lee, Jae-Gil,Whang, Kyu-Young Elsevier 2006 Information sciences Vol.176 No.13

<P><B>Abstract</B></P><P>Dissemination of XML data on the internet could breach the privacy of data providers unless access to the disseminated XML data is carefully controlled. Recently, the methods using encryption have been proposed for such access control. However, in these methods, the performance of processing queries has not been addressed. A query processor cannot identify the contents of encrypted XML data unless the data are decrypted. This limitation incurs overhead of decrypting the parts of the XML data that would not contribute to the query result. In this paper, we propose the notion of Query-Aware Decryption for efficient processing of queries against encrypted XML data. <I>Query-Aware Decryption</I> allows us to decrypt only those parts that would contribute to the query result. For this purpose, we disseminate an encrypted XML index along with the encrypted XML data. This index, when decrypted, informs us where the query results are located in the encrypted XML data, thus preventing unnecessary decryption for other parts of the data. Since the size of this index is much smaller than that of the encrypted XML data, the cost of decrypting this index is negligible compared with that for unnecessary decryption of the data itself. The experimental results show that our method improves the performance of query processing by up to six times compared with those of existing methods. Finally, we formally prove that dissemination of the encrypted XML index does not compromise security.</P>

Spatio-Temporal Query Processing Over Sensor Networks: Challenges, State Of The Art And Future Directions

( Farhana Jabeen ),( Sarfraz Nawaz ),( Sadaf Tanveer ),( Majid Iqbal ) 한국인터넷정보학회 2012 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.6 No.7

Wireless sensor networks (WSNs) are likely to be more prevalent as their cost-effectiveness improves. The spectrum of applications for WSNs spans multiple domains. In environmental sciences, in particular, they are on the way to become an essential technology for monitoring the natural environment and the dynamic behavior of transient physical phenomena over space. Existing sensor network query processors (SNQPs) have also demonstrated that in-network processing is an effective and efficient means of interaction with WSNs for performing queries over live data. Inspired by these findings, this paper investigates the question as to whether spatio-temporal and historical analysis can be carried over WSNs using distributed query-processing techniques. The emphasis of this work is on the spatial, temporal and historical aspects of sensed data, which are not adequately addressed in existing SNQPs. This paper surveys the novel approaches of storing the data and execution of spatio-temporal and historical queries. We introduce the challenges and opportunities of research in the field of in-network storage and in-network spatio-temporal query processing as well as illustrate the current status of research in this field. We also present new areas where the spatio-temporal and historical query processing can be of significant importance.

Top-k 질의 처리를 위한 오픈소스 복합 이벤트 처리 시스템의 확장

최중현,정형근,조은선,이강우 한국정보과학회 2018 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.24 No.4

이벤트 스트림에 대한 Top-k 질의는 현재까지 유입된 이벤트 중 주어진 속성값이 큰 상위 k 의 이벤트를 내어주는 것이다. 본 논문에서는 오픈소스 이벤트스트림 처리기인 Esper 엔진이 Top-k 질의를 효율적으로 지원할 수 있도록 확장하는 방법을 소개한다. 이를 위해 먼저 Esper 질의 언어의 문법을 Top-k 질의 지원을 위해 확장하였고, 상위 k개의 이벤트만 정렬하여 사용하는 효과적인 처리기를 제작하였다. 제작한 처리기와 Esper와의 결합을 위해서 추출 값 뷰(Derived View)를 확장하여 Top-k 기능을 구현하였다. 또한 제안한 방법은 기존의 Esper에서 제공되는 질의문 만을 통해서 작성한 질의에 비해 월등한 성능을 보이는 것을 실험으로 보였다. A Top-k query on an event stream yields k events, with the highest values among the entire input events. This paper introduces our work of extending and integrating the open source event stream processing system, Esper, with a new querying facility so that its engine would efficiently process a Top-k query. For this purpose, we extend Esper query language to support Top-k queries and implement the corresponding module to process queries in an efficient way by caching the highest k elements. Our query processing module is integrated to Esper as an extension of a Derived View of Esper in order to support Top-k queries. Finally, the proposed query shows enormous improvement in performance compared to the built-in query facilities provided by Esper.