MAPEAMENTO DE CONSULTAS SQL EM XML ENTRE SISTEMAS GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS RELACIONAIS

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1 Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Informática e Estatística Curso de Sistemas de Informação RENATO SULZBACH MAPEAMENTO DE CONSULTAS SQL EM XML ENTRE SISTEMAS GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS RELACIONAIS FLORIANÓPOLIS 2007

2 Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Informática e Estatística Curso de Sistemas de Informação Renato Sulzbach MAPEAMENTO DE CONSULTAS SQL EM XML ENTRE SISTEMAS GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS RELACIONAIS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal de Santa Catarina, para obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação, sob a orientação do Prof. Dr. Ronaldo dos Santos Melo Florianópolis

3 Sulzbach, Renato. Modelo de mapeamento de consultas SQL em XML entre sistemas gerenciadores de banco de dados relacionais (utilizando tecnologia XSL. -- Florianópolis, SC: [s.n.], 2007 Orientador: Ronaldo dos Santos Melo. Trabalho de conclusão de curso (graduação) Universidade Federal de Santa Catarina, Sistemas de Informação. 3

4 Cada país possui seu próprio idioma, mas os assuntos sobre os quais fala nossa alma são os mesmos em qualquer lugar Tertúlio 4

5 SUMÁRIO RESUMO 06 LISTA DE ABREVIAÇÕES Introdução Fundamentação Teórica Conceitos e Tecnologias XML XML Schema XSLT Trabalho Proposto Visão Geral Etapas do Mapeamento Atividades Futuras 15 Referências Bibliográficas 16 5

6 RESUMO O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo onde, uma determinada expressão SQL, escrita com a sintaxe específica de um SGBDR, possa ser mapeada e convertida para sintaxes específicas de qualquer outro SGBDR. Apresenta também o uso de técnicas de formatação XML através de Esquemas XML e utilização de objetos de formatação XSL para impressão em mídias impressas. Palavras-chave: SCHEMA SGBDR SQL XML XSLT 6

7 LISTA DE ABREVIAÇÕES HTML - HyperText Markup Language SGBDR - Sistema Gerenciador de Banco de Dados Relacional SQL - Structure Query Language XML - Extensible Markup Language XSL - Extensible Stylesheet Language XSLT - Extensible Stylesheet Language Transformations 7

8 1. Introdução XML é uma linguagem de marcação de dados (meta-markup language) que provê um formato designado a descrever dados semi-estruturados. Recomendação da W3C, ela é utilizada por diversos tipos de aplicações e para compartilhamento de informações através da Internet. Documentos XML são auto-descritivos e possuem uma sintaxe simples. Ao contrário de documentos HTML, tags XML não são pré-definidas. O autor pode criar suas próprias marcações a fim de satisfazer necessidades especiais [W3C99]. O gerenciamento de dados XML é realizado por um conjunto de tecnologias provido pela W3C. XML Schema, por exemplo, define um vocabulário que permite com que máquinas cuidem de regras especificadas por pessoas. Elas definem uma forma detalhada de definição da estrutura, conteúdo e semântica de documentos XML [W3C04]. XSL é uma família de recomendações para definição de transformação e apresentação de documentos XML. Consiste de três partes, compostas pelas tecnologias XSLT, Xpath e XSL-FO. XSLT stylesheet especifica a apresentação de uma classe de documentos XML, descrevendo como uma instância dessa classe é transformada em um documento XML que utiliza um vocabulário formatado, como (X)HTML ou XSL-FO [W3C07]. No contexto desse trabalho, o problema a ser tratado são expressões SQL que podem assumir diferentes semânticas dependendo do Sistema Gerenciador de Banco de Dados Relacional alvo. Vários SGBDR's possuem como característica diferentes formas de disponibilizar uma determinada funcionalidade através de comandos SQL. Essas diferentes formas de implementação trazem dificuldades aos usuários, pois nem sempre uma expressão SQL escrita para uma tecnologia é válida para outra. Com essa falta de padronização, usuários têm de recorrer a diferentes fontes de pesquisa em busca da tradução correta de uma expressão para o SGBDR ao qual deseja aplicar. Assim sendo, esse trabalho tem por objetivo construir um sistema onde, uma determinada expressão SQL, representada em um documento XML que obedece a normas previamente estabelecidas em um arquivo XML Schema, escrita para um determinado SGBDR, possa ser mapeada e convertida para qualquer outro SGBDR. Através desse modelo, são utilizadas informações de transformação armazenadas em documentos XSLT específicos de cada SGBDR e que definirão a sintaxe da expressão SQL para o SGBDR desejado. Os detalhes do trabalho são descritos nos capítulos que se seguem. O capítulo 2 abrange a fundamentação teórica, apresentando os conceitos e tecnologias que foram utilizadas no desenvolvimento. O capítulo 3 trata do modelo proposto, apresentando a visão geral do sistema e descrevendo todas as etapas do processo de mapeamento. O capítulo 4 é dedicado a atividades futuras. 8

9 2. Fundamentação Teórica Este capítulo apresenta um estudo de conceitos e das tecnologias empregadas no desenvolvimento desse trabalho Conceitos e Tecnologias XML A tecnologia XML (extensible Markup Language) define um conjunto de regras, convenções ou diretrizes para criar linguagens de marcação que descrevem dados de praticamente qualquer tipo, de uma forma semi-estruturada. Uma linguagem de marcação é um mecanismo para identificar estruturas em um documento [W3C99]. Diferentemente de HTML, onde a semântica e o conjunto de tags é fixo, XML provê a facilidade de definição dessas tags, bem como o relacionamento estrutural entre elas. Toda a semântica de um documento XML é definida por aplicações processadoras ou por folhas de estilo associadas ao documento. A figura 1 mostra um documento XML simples. <?xml version="1.0"?> < assunto= Trabalho Prático > <destinatário>joão</destinatário>, <remetente>maria</remetente> <mensagem>gostaria de marcar a reunião para realização do trabalho</mensagem> </ > Figura 1 Exemplo de um documento XML O documento inicia com uma instrução de processamento: <?xml...?>. Essa é a declaração XML. A presença dessa instrução identifica o tipo do documento como um XML versão 1.0. Palavras envoltas em sinais '<' e '>' são chamadas de elementos. Todos os elementos possuem uma marca (tag) de início e uma de fim. A marca de fim é representada com o sinal de / antes da palavra que a identifica. Elementos também podem ser declarados como elementos vazios. A figura 2 mostra um exemplo de marcas de início e fim e um elemento vazio. <elemento>... </elemento> <elementovazio /> Figura 2 Exemplo de sintaxe de elementos em XML Elementos também podem conter atributos, que são representados pela forma nome=valor. A figura 1 mostrou um exemplo de um atributo representado pelo nome assunto com o valor igual a Trabalho Prático. 9

10 XML tem um papel importantíssimo no mundo atual, onde é crescente a globalização e compatibilidade entre os sistemas, compartilhando informações de maneira segura, confiável e fácil XML Schema XML Schema é um documento XML que define a estrutura semântica de um ou mais documentos XML. Os esquemas também podem ser usados como analisadores sintáticos validadores [W3C04]. Os esquemas definem: elementos que podem aparecer em um documento; atributos que podem aparecer em um documento; quais elementos são elementos filhos; a ordem dos elementos filhos; o número de elementos filhos; quando um elemento é ou não um elemento vazio; tipos de dados de elementos e atributos; valores fixos de default de elementos e atributos. A figura 3 mostra um exemplo de um documento XML Schema. <?xml version= 1.0 > <xs:schema> <xs:element name="nome" type="xs:string"/> <xs:element name="idade" type="xs:integer"/> <xs:element name="nascimento" type="xs:date"/> </xs:schema> Figura 3 Exemplo de um documento XML Schema O <schema> é o elemento raiz de todo documento XML Schema. Esse elemento pode ou não conter alguns atributos. No exemplo anterior, o esquema define o tipo de três elementos simples (a saber: nome, idade e nascimento). Os tipos de dados mais comuns utilizados são: xs:string; xs:decimal; xs:integer; xs:boolean; xs:date; xs:time XSLT 10

11 A tecnologia XSLT (extensible Stylesheet Language Transformations) é utilizada para mudar a forma de um documento XML. Basicamente, ela transforma um documento XML em um documento diferente, como um outro documento XML ou qualquer tipo de documento que possa ser reconhecido por um browser, como HTML e XHTML. A XSLT também pode processar elementos do documento XML, realizando ordenação ou remoção através de tomadas de decisão. Em uma transformação XSLT, há duas árvores de nodos. A primeira árvore de nodos é a árvore de origem. Os nodos dessa árvore correspondem ao documento XML original, ao qual a transformação é aplicada. A segunda árvore de nodos é a árvore de resultado. A árvore de resultados contém todos os nodos produzidos pela transformação XSLT. Essa árvore de resultado representa o documento produzido pela transformação. A figura 4 mostra um exemplo de um documento XSLT simples. <?xml version= 1.0?> <xsl:stylesheet version = 1.0 xmlns:xsl = > <xsl:template match = mensagem > <html> <body><xsl:value-of select = mensagem /></body> </html> </xsl:template> </xsl:stylesheet> Figura 4 Exemplo de um documento XSLT O elemento xsl:stylesheet pode conter os seguintes tipos de elementos: xsl:import; xsl:include; xsl:strip-space; xsl:preserve-space; xsl:output; xsl:key; xsl:decimal-format; xsl:namespace-alias; xsl:attribute-set; xsl:variable; xsl:param; xsl:template. 11

12 3. Trabalho Proposto 3.1. Visão Geral Neste trabalho é proposto e implementado um modelo geral de mapeamento de expressões SQL entre diferentes SGBDR's. O processo inicia com a apresentação de um documento XML representando a expressão SQL do SGBDR de origem. A apresentação desse documento é feita diretamente por um usuário especialista ou de forma automatizada, através de um software que implemente os requisitos de funcionamento do sistema. No documento deverão também estar especificados o SGBDR de origem e destino, para que o processo possa reconhecer quais documentos XSL de mapeamento e transformação deverão ser utilizados. A figura 5 mostra a arquitetura geral do modelo, A seção seguinte explica em detalhes as etapas do mapeamento. Figura 5 Esquema geral do modelo de mapeamento 3.2. Etapas do Mapeamento Uma expressão SQL de um SGBD específico é previamente transformada em um documento XML que contém toda a sua estrutura. Esse documento deverá ser montado seguindo as regras estabelecidas em um documento de especificação XML Schema. A Figura 6 mostra um exemplo simples de uma estrutura de documento XML de entrada. A seguir, é realizado o mapeamento dos comandos a fim de identificar e traduzir os comandos SQL específicos para o SGBDR de destino. Esse mapeamento é realizado através de um documento XSLT específico de cada SGBDR de origem. Esse documento contém as traduções de cada comando para os diferentes comandos de SGBDR's os quais é possível realizar o mapeamento. 12

13 <?xml version= 1.0?> <sql> <sgbdr origem= MYSQL destino= INFORMIX /> <select> <parametro>nome</parametro> <parametro>count(*)</parametro> </select> <from> <parametro>en_pessoa</parametro> </from> <where> <parametro>idade > 20</parametro> <parametro>limit 100</parametro> </where> </sql> Figura 6 Exemplo de um documento XML de entrada Uma vez realizado o processo de tradução, é montado um documento XML intermediário e temporário, contendo a mesma estrutura do documento XML de entrada e com as instruções incompatíveis entre os SGBDR's origem e destino mapeadas. Na figura 7 vemos um exemplo de um arquivo XML traduzido. Neste exemplo, o comando LIMIT localizado no arquivo XML de entrada foi mapeado para o comando FIRST, equivalente e compatível ao SGBDR destino. <?xml version= 1.0?> <sql> <sgbdr origem= MYSQL destino= INFORMIX /> <select> <parametro>nome</parametro> <parametro>count(*)</parametro> </select> <from> <parametro>en_pessoa</parametro> </from> <where> <parametro>idade > 20</parametro> <parametro>first(100)</parametro> </where> </sql> Figura 7 Exemplo de um documento XML traduzido O documento XML montado e traduzido passa então por um novo processamento a fim de identificar as corretas posições dos elementos traduzidos. Essa identificação é realizada com a aplicação de um documento XSLT de transformação. Cada SGBDR possui um documento de transformação específico, que identifica suas expressões e reposiciona comandos que não estão sintaticamente corretos. A Figura 8 mostra um exemplo de um arquivo XML do SGBDR destino devidamente montado. 13

14 <?xml version= 1.0?> <sql> <sgbdr origem= MYSQL destino= INFORMIX /> <select> <parametro>first(100)</parametro> <parametro>nome</parametro> <parametro>count(*)</parametro> </select> <from> <parametro>en_pessoa</parametro> </from> <where> <parametro>idade > 20</parametro> </where> </sql> Figura 8 Exemplo de um documento XML montado Tanto o documento XML que representa a expressão SQL de entrada como o documento XML que representa a expressão SQL de saída, após todo o processamento, seguem as normas especificadas no mesmo arquivo XML Schema. Tal convenção tem como principal objetivo estimular a implementação de uma ferramenta que possa facilitar, tanto o trabalho de edição dos arquivos XML de entrada, como a e leitura dos arquivos XML de saída, de forma a automatizar o processo externo ao modelo. 14

15 4. Atividades Futuras O capítulo anterior descreveu a proposta geral do modelo e os passos do processo de mapeamento. No intuito de concluir o desenvolvimento deste trabalho, algumas atividades deverão ser realizadas. Tais atividades são as seguintes: Construir o documento XML Schema completo que define as regras da estrutura dos documentos XML de entrada e saída; Construir parte da estrutura dos documentos XSL de mapeamento e transformação, com uma variedade suficiente de SGBDR's e comandos a fim de atestar o funcionamento do modelo; Escolher o processador XSLT que melhor atenda às necessidades do funcionamento do modelo; Construir um script ou software que automatize todas as etapas de mapeamento de uma expressão SQL, desde a leitura do documento XML de entrada até a montagem do documento XML de saída. 15

16 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ELMASRI, Ramez; NAVATHE, Shamkant B. Sistemas de Banco de Dados. 4. ed. São Paulo: Addison Wesley, DEITEL, Harvey M, et al. XML Como Programar. 1. ed. São Paulo: Bookman, [W3C99] WORLD WIDE WEB CONSORTIUM. XML in 10 points. Disponível na Internet no endereço: Acesso em: Novembro de [W3C99a] WORLD WIDE WEB CONSORTIUM. Extensible Markup Language (XML). Disponível na Internet no endereço: Acesso em: Novembro de [W3C99b] WORLD WIDE WEB CONSORTIUM. XSL Transformations (XSLT) Version 1.0. Disponível na internet no endereço: Acesso em: Novembro de [W3C99c] WORLD WIDE WEB CONSORTIUM. XML Schema. Disponível na Internet no endereço: Acesso em: Novembro de [AXA07] APACHE.ORG ; The Apache Xalan Project. Disponível na internet no endereço: Acesso em: Novembro de