Tópicos Especiais em Banco de Dados I

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) Departamento de Ciência da Computação (DCC) Tópicos Especiais em Banco de Dados I Profas. Maria Luiza Campos e Giseli Lopes RDB2RDF Profa. Giseli Rabello Lopes 2016 / 2

2 Sumário RDB2RDF Direct Mapping R2RML D2RQ Referências

3 Desenvolvimento Web clássico [Auer et al., 2014] Acesso comparxlhado aos dados Expõe dados em páginas web para consumo humano

4 Triplificação por Materialização [Auer et al., 2014] Acesso direto aos dados, usuários podem criar suas próprias consultas Linked Data permite que outras aplicações consumam os dados NegaXvo: precisa de outro servidor com índices / consumo de memória

5 Triplificação por reescrita SPARQL- to- SQL [Auer et al., 2014] Todos os beneccios anteriores além de: Redução da sobrecarga de implantação, baixo consumo de memória Dados sempre atualizados

6 Mapeamento para Triplificação [Auer et al., 2014] Funciona para ambos: Materialização e Reescritas SPARQL- to- SQL (grafos virtuais) A seguir: Direct Mapping (Mapeamento Direto) R2RML (Linguagem de Mapeamento)

7 Mapeamento Direto (Direct Mapping) [Arenas et al., 2012] Define uma transformação simples Provê uma base para definição e comparação de transformações mais complexas

8 Exemplo - DB CREATE TABLE Addresses ( ID INT, PRIMARY KEY(ID), city CHAR(10), state CHAR(2) ); CREATE TABLE People ( ID INT, PRIMARY KEY(ID), fname CHAR(10), addr INT, FOREIGN KEY(addr) REFERENCES Addresses(ID) ); INSERT INTO Addresses (ID, city, state) VALUES (18, 'Cambridge', 'MA'); INSERT INTO People (ID, fname, addr) VALUES (7, 'Bob', 18); INSERT INTO People (ID, fname, addr) VALUES (8, 'Sue', NULL);

9 Exemplo - Direct xsd: < <People/ID=7> rdf:type <People>. <People/ID=7> <People#ID> 7. <People/ID=7> <People#fname> "Bob". <People/ID=7> <People#addr> 18. <People/ID=7> <People#ref-addr> <Addresses/ID=18>. <People/ID=8> rdf:type <People>. <People/ID=8> <People#ID> 8. <People/ID=8> <People#fname> "Sue". <Addresses/ID=18> rdf:type <Addresses>. <Addresses/ID=18> <Addresses#ID> 18. <Addresses/ID=18> <Addresses#city> "Cambridge". <Addresses/ID=18> <Addresses#state> "MA".

10 Exemplo - DB2 CREATE TABLE Addresses ( ID INT, city CHAR(10), state CHAR(2), PRIMARY KEY(city,state) ); CREATE TABLE People ( ID INT, PRIMARY KEY(ID), fname CHAR(10), addrcity CHAR(10), addrstate CHAR(2), FOREIGN KEY(addrCity,addrState) REFERENCES Addresses(city,state) ); INSERT INTO Addresses (ID, city, state) VALUES (18, 'Cambridge', 'MA'); INSERT INTO People (ID, fname, addrcity, addrstate) VALUES (7, 'Bob', 'Cambridge', 'MA'); INSERT INTO People (ID, fname, addrcity, addrstate) VALUES (8, 'Sue', NULL, NULL);

11 Exemplo - Chaves primárias compostas Se, no exemplo anterior, a chave- primária para Adresses fosse (city, state) ao invés de ID, o idenxficador para cada linha na tabela deveria ser <Adresses/ city=cambridge;state=ma>. As triplas envolvendo <Adresses/ID=18> deveriam ser subsxtuídas pelas seguintes triplas: <People/ID=7> <People#ref-addrCity;addrState> <Adresses/ city=cambridge;state=ma>. <Adresses/city=Cambridge;state=MA> rdf:type <Addresses>. <Adresses/city=Cambridge;state=MA> <Addresses#ID> 18. <Adresses/city=Cambridge;state=MA> <Addresses#city> "Cambridge". <Adresses/city=Cambridge;state=MA> <Addresses#state> "MA".

12 R2RML [Auer et al., 2014] R2RML é a linguagem de mapeamento RDB to RDF mais proeminente Mapeamentos customizados para converter RDB em RDF Recomendação da W3C desde setembro de 2012 Serialização Turtle

13 Uma visão geral de R2RML [Das et al., 2012]

14 Conceitos básicos de R2RML [Auer et al., 2014] Term Map cria termos RDF (IRIs, literais e blank nodes) De um template, ou De uma coluna, ou De uma expressão constante Triples Map cria triplas Das linhas de uma tabela ou visão, Usando Term Maps Referencing Object Map modela relações entre Triples Maps

15 Exemplo - BD Relacional [Das et al., 2012]

16 Exemplo - DB3 CREATE TABLE DEPT ( DEPTNO INTEGER PRIMARY KEY, DNAME VARCHAR(30), LOC VARCHAR(100) ); CREATE TABLE EMP ( EMPNO INTEGER PRIMARY KEY, ENAME VARCHAR(100), JOB VARCHAR(20), DEPTNO INTEGER REFERENCES DEPT (DEPTNO) ); INSERT INTO DEPT VALUES (10,'APPSERVER','NEW YORK'); INSERT INTO EMP VALUES (7369,'SMITH','CLERK',10);

17 Exemplo - Saída desejada [Das et al., 2012] < rdf:type ex:employee. < ex:name "SMITH". < ex:department < data.example.com/department/10>. < rdf:type ex:department. < ex:name "APPSERVER". < ex:location "NEW YORK". < ex:staff 1.

18 Exemplo - Mapeamento R2RML da tabela EMP [Das et al., rr: ex: < <#TriplesMap1> rr:logicaltable [ rr:tablename "EMP" ]; rr:subjectmap [ rr:template " rr:class ex:employee; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:name; rr:objectmap [ rr:column "ENAME" ]; ]. < rdf:type ex:employee. < ex:name "SMITH".

19 Exemplo - Computando propriedade com uma visão R2RML [Das et al., 2012] <#DeptTableView> rr:sqlquery """ SELECT DEPTNO, DNAME, LOC, (SELECT COUNT(*) FROM EMP WHERE EMP.DEPTNO=DEPT.DEPTNO) AS STAFF FROM DEPT; """.

20 Exemplo - Mapeando as triplas da visão [Das et al., 2012] <#TriplesMap2> rr:logicaltable <#DeptTableView>; rr:subjectmap [ rr:template " rr:class ex:department; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:name; rr:objectmap [ rr:column "DNAME" ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:location; rr:objectmap [ rr:column "LOC" ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:staff; rr:objectmap [ rr:column "STAFF" ]; ].

21 Exemplo - Mapeando as triplas da visão [Das et al., 2012] < rdf:type ex:department. < ex:name "APPSERVER". < ex:location "NEW YORK". < ex:staff 1.

22 Exemplo - Relacionamento entre duas tabelas (EMP e DEPTO) [Das et al., 2012] <#TriplesMap1> rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:department; rr:objectmap [ rr:parenttriplesmap <#TriplesMap2>; rr:joincondition [ rr:child "DEPTNO"; rr:parent "DEPTNO"; ]; ]; ]. < ex:department <

23 Exemplo DB3 ex: < < a ex:department ; ex:location "NEW YORK" ; ex:name "APPSERVER" ; ex:staff 1. < a ex:employee ; ex:department < department/10> ; ex:name "SMITH".

24 Exemplo - Relacionamento Muitos para Muitos [Das et al., 2012]

25 Exemplo - Saída desejada [Das et al., 2012] < ex:employee < ; ex:department < < ex:employee < ; ex:department < < ex:employee < ; ex:department <

26 Exemplo - Mapeamento R2RML [Das et al., 2012] <#TriplesMap3> rr:logicaltable [ rr:tablename "EMP2DEPT" ]; rr:subjectmap [ rr:template " employee={empno}/department={deptno}" ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:employee; rr:objectmap [ rr:template " data.example.com/employee/{empno}" ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:department; rr:objectmap [ rr:template " data.example.com/department/{deptno}" ]; ].

27 Exemplo - Outra saída desejada [Das et al., 2012] < ex:department < ; ex:department < < ex:department <

28 Exemplo - Outro mapeamento R2RML [Das et al., 2012] <#TriplesMap3> rr:logicaltable [ rr:tablename "EMP2DEPT" ]; rr:subjectmap [ rr:template " ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate ex:department; rr:objectmap [ rr:template " department/{deptno}" ]; ].

29 Plataforma D2RQ Sistema para acessar bancos de dados relacionais como grafos RDF apenas- leitura virtuais Oferece acesso baseado em RDF ao conteúdo de bancos de dados relacionais sem ter que replicá- los em um armazenamento RDF

30 Plataforma D2RQ Usando D2RQ pode- se: Consultar um banco de dados não RDF usando SPARQL Acessar o conteúdo de bancos de dados como Linked Data na Web Criar dumps customizados do banco de dados em formatos RDF para carregar em um armazenamento RDF

31 D2RQ Bancos de dados suportados: Oracle MySQL PostgreSQL SQL Server HSQLDB Interbase/Firebird

32 Plataforma D2RQ Principais componentes: D2RQ Mapping Language, um linguagem de mapeamento declaraxva para descrever a relação entre uma ontologia e um modelo de dados relacional D2RQ Engine, um plug- in para o Jena Seman9c Web toolkit, que usa os mapeamentos para reescrever chamadas da API Jena para consultas SQL no banco de dados e passa os resultados da consulta até as camadas superiores dos frameworks D2R Server, um servidor HTTP que provê uma visão Linked Data, uma visão HTML para debugging e um SPARQL endpoint do banco de dados

33 Plataforma D2RQ - Visão Geral

34 D2RQ Disponível em: hnp://d2rq.org Versão que permite usar R2RML no mapeamento hnp://download.d2rq.org/d2rq- r2rml- preview- v4.tar.gz

35 D2RQ generate- mapping generate-mapping --r2rml -o $generatedmapping$ -d $driver-class-name$ -u $db-user$ -p $db-password$ $jdbc:url-to-database$ Parâmetros: --r2rml Gera um arquivo de mapeamento compapvel com o W3C R2RML -o $generated-mapping$ O nome do arquivo de mapeamento a ser gerado -d $driver-class-name$ O nome completo da classe Java do driver do BD -u $db-user$ O login do usuário do BD -p $db-password$ A senha do usuário do BD $jdbc:url-to-database$ URL de conexão JDBC para o BD

36 D2RQ generate- mapping./generate-mapping --r2rml -o DB2_mapping.ttl -d com.mysql.jdbc.driver -u root jdbc:mysql://localhost/db2

37 Exemplo map: rdf: rdfs: rr: vocab: xsd: <

38 Exemplo DB_mapping.ttl map:people rr:logicaltable [ rr:tablename "`DB2`.`People`"; ]; rr:subjectmap [ rr:class vocab:people; rr:template "People/{ÌD`}"; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate vocab:people_id; rr:objectmap [ rr:column "ÌD`"; ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate rdfs:label; rr:objectmap [ rr:termtype rr:literal; rr:template "People #{ÌD`}"; ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate vocab:people_addrcity_addrstate; rr:objectmap [ rr:parenttriplesmap map:addresses; rr:joincondition [ rr:child "àddrcity`"; rr:parent "`city`"; ]; rr:joincondition [ rr:child "àddrstate`"; rr:parent "`state`"; ]; ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate vocab:people_fname; rr:objectmap [ rr:column "`fname`"; ]; ];.

39 Exemplo DB_mapping.ttl map:addresses rr:logicaltable [ rr:tablename "`DB2`.`Addresses`"; ]; rr:subjectmap [ rr:class vocab:addresses; rr:template "Addresses/ {`city`}/{`state`}"; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate vocab:addresses_id; rr:objectmap [ rr:column "`ID`"; ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate rdfs:label; rr:objectmap [ rr:termtype rr:literal; rr:template "Addresses #{`city`}/{`state`}"; ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate vocab:addresses_state; rr:objectmap [ rr:column "`state`"; ]; ]; rr:predicateobjectmap [ rr:predicate vocab:addresses_city; rr:objectmap [ rr:column "`city`"; ]; ];.

40 D2RQ dump- rdf Gera um dump do conteúdo da base de dados em um único arquivo RDF, usando (ou não) um arquivo de mapeamento dump-rdf -u $db-user$ -p $db-password$ -f $rdf-format$ -o $generated-rdf-dump$ -j $jdbc:url-to-database$ $generated-mapping$ Parâmetros similares aos anteriores e os seguintes adicionais: -f $rdf-format$ O formato do RDF dump. Suportados: TURTLE, RDF/XML, RDF/ XML- ABBREV, N3, e N- TRIPLE (default). -o $generated-rdf-dump$ Nome do arquivo RDF dump a ser gerado

41 D2RQ dump- rdf./dump-rdf -u root -f TURTLE -o DB2_dump.ttl -j jdbc:mysql:/// DB2 DB2_mapping.ttl

42 Exemplo xsd: vocab: rdfs: rdf: map: <file:///users/giseli/downloads/d2rq-dev/db2_dump.ttl#>. <file:///users/giseli/downloads/d2rq-dev/db2_dump.ttl#addresses/cambridge/ma> a vocab:addresses ; rdfs:label "Addresses #Cambridge/MA" ; vocab:addresses_id 18 ; vocab:addresses_city "Cambridge" ; vocab:addresses_state "MA". <file:///users/giseli/downloads/d2rq-dev/db2_dump.ttl#people/8> a vocab:people ; rdfs:label "People #8" ; vocab:people_id 8 ; vocab:people_fname "Sue". <file:///users/giseli/downloads/d2rq-dev/db2_dump.ttl#people/7> a vocab:people ; rdfs:label "People #7" ; vocab:people_id 7 ; vocab:people_addrcity_addrstate <file:///users/giseli/downloads/d2rq-dev/db2_dump.ttl#addresses/cambridge/ma> ; vocab:people_fname "Bob".

43 Exemplo d2r- server Usando mapeamento personalizado:./d2r-server DB2_mapping.ttl Usando mapeamento direto:./d2r-server -u root jdbc:mysql:///db2

44 Exemplo d2r- server Após, em um navegador (default): hnp://localhost:2020/

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50 Referências Auer, S. et al. SemanXc Data Web lecture series. Acesso em: hnp://slidewiki.org/deck/11936_semanxc- data- web- lecture- series Das, S., Sundara, S., Cyganiak, R. R2RML: RDB to RDF Mapping Language. W3C RecommendaXon 27 September Disponível em: hnps:// Arenas, M., Bertails, A., Prud hommeaux, E., Sequeda, J. A Direct Mapping of RelaXonal Data to RDF. W3C RecommendaXon 27 September Disponível em: hnp:// direct- mapping/.

51 Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) Departamento de Ciência da Computação (DCC) Tópicos Especiais em Banco de Dados I Dúvidas?? Profa. Giseli Rabello Lopes giseli@dcc.ufrj.br CCMN - DCC - Sala E / 2