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Theses Year : 2014

Query rewriting using views : a theoretical and practical perspective

Réécriture de requêtes avec des vues : une perspective théorique et pratique

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Abstract

In this work, we address the problem of query rewriting using views, by adopting both a theoretical and a pragmatic perspective. In the first and main chapter, we approach the topic of finding all minimal (i.e. with no redundant relational atoms) conjunctive query reformulations for a relational conjunctive query, under constraints expressed as embedded dependencies, including the relationship between the source and the target schemas. We present a novel sound and complete algorithm, the Provenance-Aware Chase & Backchase, that solves the minimal reformulations problem with practically relevant performance. We provide a detailed theoretical characterization of our algorithm. We further present the optimized implementation and the experimental evaluation thereof, and exhibit natural scenarios yielding speed-ups of up to two orders of magnitude between the execution of a best view-based rewriting found by a commercial DBMS and that of a best rewriting found by our algorithm. We generalize the Provenance-Aware Chase & Backchase towards directly finding minimum-cost reformulations for monotonic cost functions, and show the performance improvements this adaptation further enables. With our algorithm, we introduce a novel chase flavour, the Provenance-Aware Chase, which is interesting on its own, as a means of reasoning about the interaction between provenance and constraints. In the second chapter, we move to an XML context and revisit the previous work of Cautis, Deutsch and Onose on the problem of finding XPath query rewritings with a single level of intersection of multiple views. We enrich the analysis of the rewriting problem by showing its links to the problems of DAG-tree equivalence and union-freeness. We refine the rule-based rewriting technique proposed by Cautis, Deutsch and Onose to ensure its polynomial complexity and improve its completeness, and present a range of optimizations on the rewriting procedures, necessary to achieve practical performance. We provide a complete implementation comprising these optimizations and a thorough experimental evaluation thereof, showing the performanceand utility of the polynomial rewriting technique.
Dans ce document, nous adressons le problème de la réécriture de requêtes avec des vues, en adoptant une perspective à la fois théorique et pratique. Dans le premier et principal chapitre, nous approchons le sujet de la recherche de toutes les reformulations minimales (sans atomes relationnels redondants) pour une requête relationnelle conjonctive, sous des contraintes d’intégrité qui incluent la relation entre les schémas source et cible. Nous présentons un nouvel algorithme, correct et complet, le Provenance-Aware Chase & Backchase, qui résout le problème des reformulations avec des performances significatives sur le plan pratique. Nous présentons sa caractérisation théorique détaillée, son implémentation optimisée et son évaluation, montrant des gains de performance jusqu’à deux ordres de grandeur par rapport à un SGBD commercial. Nous généralisons notre algorithme pour trouver directement des reformulations de coût minimum pour les fonctions de coût monotones, et montrons les gains de performance de cette adaptation. Avec notre algorithme, nous introduisons également un nouveau type de chase, la Provenance-Aware Chase, qui comporte son propre intérêt théorique, en tant que moyen de raisonnement sur l’interaction entre la provenance et les contraintes. Dans le deuxième chapitre, nous nous plaçons dans un contexte XML et nous revisitons le travail de Cautis, Deutsch and Onose sur problème de la réécriture de requêtes XPath par un seul niveau d’intersection de plusieurs vues. Nous étendons l’analyse de ce probleme en montrant ses connexions avec les problèmes de l’équivalence DAG-arbre et de la union-freeness d’un DAG. Nous raffinons un algorithme de réécriture proposé par Cautis, Deutsch and Onose pour obtenir une complexité polynomiale et améliorer sa complétude, et présentons un ensemble d’optimisations des procedures de réécriture, necessaires pour atteindre des performances pratiques. Nous fournissons une implementation complète comprenant ces optimizations ainsi que son evaluation experimentale extensive, montrant la performance et l’utilité de la technique polynomiale de réécriture.
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Dates and versions

tel-01661323 , version 1 (11-12-2017)

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  • HAL Id : tel-01661323 , version 1

Cite

Ioana Ileana. Query rewriting using views : a theoretical and practical perspective. Databases [cs.DB]. Télécom ParisTech, 2014. English. ⟨NNT : 2014ENST0062⟩. ⟨tel-01661323⟩
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