Browsing by Subject "Sistemas de programación"

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    Open Access
    Multi-Model Database Engineering based on a Unified Data Model
    (Universidad de Murcia, 2022-07-27) Hernández Chillón, Alberto; Sevilla Ruiz, Diego; García Molina, Jesús; Escuela Internacional de Doctorado
    Objetivos. Las tecnologías modernas y las aplicaciones de uso intensivo de datos han motivado la idea de que la persistencia políglota será la arquitectura de datos del futuro. Esta arquitectura se basa en cubrir necesidades específicas con diferentes sistemas de bases de datos. Un enfoque habitual para estos escenarios, donde se manejan distintos modelos de datos, es el establecimiento de un “esquema global unificado”. “U-Schema” es un metamodelo unificado capaz de representar esquemas lógicos para el modelo relacional y los paradigmas NoSQL más populares. El objetivo de esta tesis es construir un entorno alrededor de U-Schema que provea de herramientas para bases de datos en un escenario multimodelo: Un lenguaje de definición de esquemas, un enfoque para tratar la evolución del esquema basado en una taxonomía de cambios y su implementación en otro lenguaje, y un tercer lenguaje para la generación de datos sintéticos. También se trata el descubrimiento de relaciones de herencia ocultas en el esquema, y la generación de Object-Document Mappers (ODMs). La implementación de estas soluciones se ha realizado aplicando técnicas de Ingeniería del Software Dirigida por Modelos (MDE). Metodología. La metodología de investigación empleada ha sido “Design Science Research” (DSRM), que consta de seis actividades: (1) Identificación del problema y motivación, (2) Definición de los objetivos de la solución, (3) Diseño y desarrollo, (4) Demostración, (5) Evaluación, y (6) Comunicación de resultados. Estas actividades forman una secuencia iterativa donde la solución final se construye a partir del conocimiento adquirido durante el proceso de iteraciones. Para ello, la quinta y sexta actividad retroalimentan a las actividades anteriores, distribuyendo este conocimiento para su uso en futuras iteraciones. Resultados. Se ha implementado "Athena", un lenguaje para la definición de esquemas genéricos. Después se ha definido una taxonomía de cambios sobre esquemas basada en U-Schema, que considera cambios inexistentes en otras taxonomías. "Orion" es un lenguaje que implementa esta taxonomía de cambios con un motor capaz de actualizar el esquema y los datos de tres bases de datos NoSQL: MongoDB, Cassandra y Neo4j. "Deimos" es un tercer lenguaje que permite la especificación de reglas para generar datos, capaz de reutilizar fuentes de datos externas, generar valores realistas y errores de forma controlada. También se ha desarrollado un proceso de detección de variaciones atípicas y jerarquías ocultas de herencia entre tipos de entidad usando propiedades temporales. Finalmente, se ha desarrollado una solución basada en transformaciones de modelos para generar código Mongoose y Morphia (ODMs para JavaScript y Java) para aplicaciones MongoDB. Cada solución desarrollada ha sido validada con conjuntos de datos artificiales (generados con Deimos) y datos reales disponibles públicamente. Contribuciones. Este es uno de los primeros entornos de ingeniería de bases de datos capaz de tratar con esquemas lógicos NoSQL y relacionales de una manera unificada, proporcionando funcionalidad esencial para la ingeniería de bases de datos multimodelo. Hemos definido un lenguaje para expresar esquemas independientes de la base de datos. También hemos efectuado un estudio del estado del arte de las taxonomías de cambios en el esquema actuales, definido nuestra propia taxonomía, y un lenguaje que permite definir y automatizar estos cambios sobre el esquema y los datos de tres bases de datos NoSQL muy utilizadas. Hemos definido un tercer lenguaje capaz de generar datos sintéticos para pruebas. Otra contribución consiste en la detección del "patrón polimorfia" en modelos U-Schema, un problema que no ha sido tratado en ningún otro enfoque de inferencia de esquemas NoSQL. Finalmente, hemos contribuido con un proceso de ingeniería que muestra el empleo de técnicas MDE para generar automáticamente ODMs a partir de modelos U-Schema mediante transformaciones de modelos.