Tópicos Especiais em Banco de Dados I

(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 Mapping

@base <http://foo.example/DB/> .

@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .

<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 .

"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]

<http://data.example.com/employee/7369> rdf:type ex:Employee.

<http://data.example.com/employee/7369> ex:name "SMITH".

<http://data.example.com/employee/7369> ex:department <http://

data.example.com/department/10>.

<http://data.example.com/department/10> rdf:type ex:Department.

<http://data.example.com/department/10> ex:name "APPSERVER".

<http://data.example.com/department/10> ex:location "NEW YORK".

<http://data.example.com/department/10> ex:staff 1.

(18)

Exemplo -‐ Mapeamento R2RML da tabela EMP [Das et al., 2012]

@prefix rr: <http://www.w3.org/ns/r2rml#>.

@prefix ex: <http://example.com/ns#>.

<#TriplesMap1>

rr:logicalTable [ rr:tableName "EMP" ];

rr:subjectMap [

rr:template "http://data.example.com/employee/{EMPNO}";

rr:class ex:Employee;

];

rr:predicateObjectMap [ rr:predicate ex:name;

rr:objectMap [ rr:column "ENAME" ];

].

<http://data.example.com/employee/7369> rdf:type ex:Employee.

<http://data.example.com/employee/7369> 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 "http://data.example.com/department/{DEPTNO}";

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]

<http://data.example.com/department/10> rdf:type ex:Department.

<http://data.example.com/department/10> ex:name "APPSERVER".

<http://data.example.com/department/10> ex:location "NEW YORK".

<http://data.example.com/department/10> ex:staff 1.

(22)

Exemplo -‐ Relacionamento entre duas tabelas (EMP e DEPTO) [Das et al., 2012]

<#TriplesMap1>

rr:predicate ex:department;

rr:objectMap [

rr:parentTriplesMap <#TriplesMap2>;

rr:joinCondition [

rr:child "DEPTNO";

rr:parent "DEPTNO";

];

].

<http://data.example.com/employee/7369> ex:department

<http://data.example.com/department/10>.

(23)

Exemplo – DB3 completo

@prefix ex: <http://example.com/ns#> .

<http://data.example.com/department/10>

a ex:Department ; ex:location "NEW YORK" ; ex:name "APPSERVER" ;

ex:staff 1 .

<http://data.example.com/employee/7369>

a ex:Employee ;

ex:department <http://data.example.com/

department/10> ;

ex:name "SMITH" .

(24)

Exemplo -‐ Relacionamento Muitos

para Muitos [Das et al., 2012]

(25)

Exemplo -‐ Saída desejada

[Das et al., 2012]

<http://data.example.com/employee=7369/department=10>

ex:employee <http://data.example.com/employee/7369> ; ex:department <http://data.example.com/department/10> .

(26)

Exemplo -‐ Mapeamento R2RML

[Das et al., 2012]

<#TriplesMap3>

rr:logicalTable [ rr:tableName "EMP2DEPT" ];

rr:subjectMap [ rr:template "http://data.example.com/

employee={EMPNO}/department={DEPTNO}" ];

rr:predicate ex:employee;

rr:objectMap [ rr:template "http://

data.example.com/employee/{EMPNO}" ];

];

rr:objectMap [ rr:template "http://

data.example.com/department/{DEPTNO}" ];

].

(27)

Exemplo -‐ Outra saída desejada

[Das et al., 2012]

<http://data.example.com/employee/7369>

ex:department <http://data.example.com/department/10> ; ex:department <http://data.example.com/department/20> .

<http://data.example.com/employee/7400>

ex:department <http://data.example.com/department/10>.

(28)

Exemplo -‐ Outro mapeamento R2RML

[Das et al., 2012]

<#TriplesMap3>

rr:logicalTable [ rr:tableName "EMP2DEPT" ];

rr:subjectMap [

rr:template "http://data.example.com/employee/{EMPNO}";

];

rr:objectMap [ rr:template "http://data.example.com/

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 $generated-

mapping$ -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 – DB_mapping.ttl

@prefix map: <#>.

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>.

@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.

@prefix rr: <http://www.w3.org/ns/r2rml#>.

@prefix vocab: <vocab/>.

@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>.

(38)

Exemplo – DB_mapping.ttl

map:People

rr:logicalTable [ rr:tableName "`DB2`.`People`"; ];

rr:subjectMap [ rr:class vocab:People; rr:template "People/{`ID`}"; ];

rr:predicate vocab:People_ID;

rr:objectMap [ rr:column "`ID`"; ];

];

rr:predicate rdfs:label;

rr:objectMap [ rr:termType rr:Literal; rr:template "People #{`ID`}"; ];

];

rr:predicate vocab:People_addrCity_addrState;

rr:objectMap [

rr:parentTriplesMap map:Addresses;

rr:joinCondition [ rr:child "`addrCity`"; rr:parent "`city`"; ];

rr:joinCondition [ rr:child "`addrState`"; rr:parent "`state`"; ];

];

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:predicate vocab:Addresses_ID;

rr:objectMap [ rr:column "`ID`"; ];

];

rr:predicate rdfs:label;

rr:objectMap [ rr:termType rr:Literal; rr:template "Addresses

#{`city`}/{`state`}"; ];

];

rr:predicate vocab:Addresses_state;

rr:objectMap [ rr:column "`state`"; ];

];

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 – DB2_dump.ttl

@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .

@prefix vocab: <file:///Users/giseli/Downloads/d2rq-dev/vocab/> .

@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .

@prefix 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/

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

Referências

•   Auer, S. et al. SemanXc Data Web lecture series.

Acesso em: hnp://slidewiki.org/deck/11936_semanXc-‐

data-‐web-‐lecture-‐series. 2014.

•   Das, S., Sundara, S., Cyganiak, R. R2RML: RDB to RDF Mapping Language. W3C RecommendaXon 27

September 2012. Disponível em:

hnps://www.w3.org/TR/r2rml/.

•  Arenas, M., Bertails, A., Prud’hommeaux, E., Sequeda, J. A Direct Mapping of RelaXonal Data to RDF. W3C RecommendaXon 27 September 2012. Disponível em:

hnp://www.w3.org/TR/rdb-‐direct-‐mapping/.

(51)

Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)

Departamento de Ciência da Computação (DCC)