[發明專利]一種存儲優化的語義數據查詢系統

無效

• 申請號: 201110205140.9
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102270232A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 金海;吳德龍;趙峰;劉譜
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于語義網的資源描述框架數據存儲及其查詢領域，具體涉及一種包含優化的存儲模型和基于該優化模型基礎上的語義數據查詢系統。

背景技術

語義網是由萬維網的創始人Tim?Berners-Lee提出的關于下一代互聯網的設想。它通過定義相應的描述標準使得數據更加結構化，通過向數據添加規則和語義，使得這些數據能夠被機器處理。在七層語義網架構中，可擴展標識語言(Extensible?Markup?Language，XML)作為基本的語法層，而資源描述框架(Resource?Description?Framework，RDF)作為描述語義網數據的通用語言，是語義網描述數據的基礎，資源描述框架的層次架構之上可以使用資源描述框架模式(Resource?Description?Framework?Schema，RDFS)和網絡本體語言(Web?Ontology?Language，OWL)，通過一些內建的推理規則，能夠對資源描述框架數據進行邏輯推理操作。語義數據查詢語言(Simple?Protocol?and?Query?Language，SPARQL)已經成為查詢資源描述框架數據的推薦標準，語法和結構化查詢語言(Structured?Query?Language，SQL)相似，但又有不同的特點。因此，如何在特定的存儲模型上實現語義數據查詢并對其進行查詢的優化成為研究的熱點。

傳統的存儲資源描述框架數據的方式為三元組表，這些方式主要有基于關系數據庫的存儲方式和基于磁盤的本地文件存儲方式。測試表明，三元組表或相似的方式存儲空間利用率和查詢效率都不是很高。垂直分割方式為了優化三元組的方式提出了按照屬性進行分割，每個屬性對應一個表，使得存儲空間可以大大的較少，在查詢單值屬性可以快速的得到特定屬性的所有結果。同時注意到資源描述框架數據一般擁有相關的模式信息，可以使用模式信息對分割方式進行進一步的優化。而隨著硬件技術的不斷發展，內存容量也越來越大，構建大規模的基于內存的資源描述框架數據存儲系統成為可能。首先內存能夠提供相當快的訪問速度，可以對數據進行實時的操作，節省磁盤的開銷，如果在內存中設計一個存儲結構良好的資源描述框架存儲系統，可以進一步的提高查詢和分析的效率。基于內存的資源描述框架存儲結構仍然處于不斷的研究和完善階段，構建一個基于內存的優化的存儲模型和查詢系統還是相當具有研究意義。

研究表明，查詢語句的執行順序對查詢的性能影響較大。而語義數據查詢中基本圖模式(Basic?Graph?Pattern，BGP)是語義數據查詢語言非常重要的組成部分，因此優化的主要工作是對基本圖模式的優化。傳統的使用關系數據庫作為后端的資源描述框架數據存儲系統，由于直接將語義數據查詢語言轉化為結構化查詢語言，因此一般不需要直接對語義數據查詢語言進行優化，直接使用關系數據庫的結構化查詢語言優化引擎來實現。在優化的過程中，一般使用選擇性評估來估計查詢的代價大小。基于不同的存儲模型有不同的選擇性評估方法。

一般的資源描述框架數據都有相應的模式信息，模式信息定義了實例空間數據使用的詞匯。可以使用模式空間的詞匯對實例空間的存儲結構進行優化。本發明提出的基于內存的存儲系統利用模式信息對存儲結構進行存儲優化的方法可以達到提高存儲空間利用率，并且達到提高查詢的性能。同時通過支持語義數據查詢語言，并對查詢的過程使用選擇性評估和貪婪算法生成優化的查詢計劃，可以大大提高查詢的速度。

實驗表明，使用模式信息對實例空間的數據進行組織存儲在保證存儲空間利用率的前提下，可以提高查詢的效率。而在特定的優化存儲模型上進行語義數據查詢的優化可以進一步提高系統的查詢效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種存儲優化的語義數據查詢系統，該系統可以使得資源描述框架數據能夠高效地存儲并被快速地查詢。

本發明提供的一種存儲優化的語義數據查詢系統，其特征在于，該系統包括語義數據導入模塊、語義數據存儲管理模塊、存儲數據持久化模塊和語義數據查詢模塊；

語義數據導入模塊用于將各種格式的數據轉換成合適的格式，并和數據存儲管理模塊進行交互完成數據的導入工作；