一种用于NoSQL与关系数据库的统一元模型

数据库领域正经历重大变革。尽管关系系统仍占主导，对NoSQL系统的兴趣持续上升。在此场景下，多语言持久化被展望为未来盛行的数据库架构。多模型数据库工具通常使用通用或统一元模型来表示其所支持数据模型的模式。此类元模型便于开发实用工具，因为它们可构建于共同表示之上。同时，将数据库从一种数据模型迁移至另一种所需的映射数量减少，且有利于可集成性。本文中，我们提出U-Schema统一元模型，能够表示四种最流行NoSQL范式（列式、文档、键值与图）以及关系模式的逻辑模式。我们将形式化定义U-Schema与各范式所定义数据模型之间的映射。将讨论这些映射如何实现与验证，并展示U-Schema的一些应用。为应对数据变化保持灵活性，多数NoSQL系统为“写时模式(schema-on-write)”，且无需声明模式。这种模式声明的缺失使结构可变性成为可能，即同一实体类型的存储数据可具有不同结构。此外，各数据模型支持的数据关系不同。我们将展示在我们的方法中如何解决所有这些问题。我们的元模型超越现有方案，通过区分实体类型与关系类型、表示聚合与引用关系，并引入结构可变性概念。我们的贡献还包括为各NoSQL数据模型的无模式系统开发模式抽取策略，并在各存储的实现中处理性能与可扩展性。