SQLToKeyNoSQL: uma camada para mapeamento de esquemas relacionais e de operações SQL para bancos de dados NoSQL baseados em chaves de acesso

Abstract

Diversas aplicações atualmente produzem e manipulam um grande volume de dados, denominados Big Data. Bancos de dados tradicionais, em particular, os Bancos de Dados Relacionais (BDRs), não são adequados ao gerenciamento de Big Data. Devido a isso, novos modelos de dados têm sido propostos para manipular grandes massas de dados, enfatizando a escalabilidade e a disponibilidade. A maioria destes modelos de dados pertence a uma nova categoria de gerenciadores de dados denominados BDs NoSQL. Entretanto, BDs NoSQL não são compatíveis, em geral, com o padrão SQL e desenvolvedores que utilizam BDRs necessitam aprender novos modelos de dados e interfaces de acesso para produzirem aplicações baseadas em Big Data. Para lidar com esta problemática, abordagens têm sido propostas para o suporte da interoperabilidade entre BDRs e BDs NoSQL. Poucas destas abordagens tem a habilidade de suportar mais que um BD alvo, sendo a maioria restrita a um BD NoSQL. Neste contexto, este trabalho propõe uma abordagem para acesso via SQL para dados armazenados em um SGBD NoSQL baseado em Chave de acesso (chave-valor, orientado a documentos ou orientado a colunas). Para isso, é proposto um modelo canônico hierárquico intermediário para o qual é traduzido o modelo Relacional. Este modelo hierárquico pode ser traduzido para modelos de dados NoSQL orientado a colunas, orientado a documentos ou chave-valor. A tradução das instruções SQL é feita para um conjunto intermediário de métodos baseado na API REST, que são traduzidos para a linguagem de acesso dos BDs NoSQL. Além disso, a abordagem possibilita o processamento de junções que não são suportadas pelos BDs NoSQL. Experimentos demostram que a solução proposta é promissora, possuindo um overhead não proibitivo e sendo competitiva com ferramentas existentes.<br>

Abstract : A lot of applications produce and manipulate today a large volume of data, the so-called Big Data. Traditional databases, like relational databases (RDB), are not suitable to Big Data management. In order to deal with this problem, a new category of DB has been proposed, been most of them called NoSQL DB. NoSQL DB have different data models, as well as different access methods which are not usually compatible with the RDB SQL standard. In this context, approaches have been proposed for providing mapping of RDB schemata and operations to equivalent ones in NoSQL DB to deal with large relational data sets in the cloud, focusing on scalability and availability. However, these approaches map relational DB only to a single NoSQL data model and, sometimes, to a specific NoSQL DB product. This work presents SQLToKeyNoSQL, a layer able to translate, in a transparent way, RDB schemata as well as SQL instructions to equivalent schemata and access methods for key-oriented NoSQL DB, i.e., databases based on document-oriented, key-value and column-oriented data models. We propose a hierarchical data model that abstracts the key-oriented NoSQL data models, and use it as an intermediate data model for mapping the relational data model to these NoSQL data models. Besides, we propose the translation of a subset of SQL instructions to an intermediate set of access methods based on the REST API, which are further translated, in a simple way, to the access methods of the key-oriented NoSQL DB. Our solution also supports join queries, which is not a NoSQL DB capability. An experimental evaluation demonstrates that our approach is promising, since the introduced overhead with our layer is not prohibitive.