Blaschka, Markus

FIESTA: A Framework for Schema Evolution in Multidimensional Databases

Abstract in Englisch

New application areas for databases like data warehousing and OLAP (Online Analytical Proc-essing) deploy the multidimensional data model in order to describe the application domain. Consequently, OLAP systems are represented by a multidimensional database schema to adequately reflect the application semantics. FIESTA presents a methodology for the evolution of such multidimensional schemas. Core of the thesis is a schema evolution algebra which comprehends a formal multidimensional data model together with corresponding schema evolution operations. Since OLAP systems are typically implemented as additional layer for relational database systems, the processing of sequences of schema evolution operations in a relational database system is presented. To this end, we formally describe how a multidimensional schema can be mapped to a corresponding relational database schema. In order to fully maintain the multidimensional semantics during this transformation, a corresponding meta schema is introduced as extension of the relational system catalogue. For a consistent processing of evolution operation sequences, a transformation to corresponding relational evolution commands is performed. These relational evolution commands adapt the relational database schema together with the instances and update the contents of the meta schema accordingly. A prototype for FIESTA has been implemented as part of a graphical design environment for data warehouses. In this environment, multidimensional schemas are presented at the user interface by means of a specialized graphical notation. This notation is an extension of the well-known Entity/Relationship approach. For internal processing the graphical representation is transformed to an algebraic description of the multidimensional schema.

Abstract in Deutsch

Neuartige Datenbank-Anwendungen wie Data Warehousing und OLAP (Online Analytical Processing) verwenden zur Beschreibung der Anwendungsdomäne das multidimensionale Datenmodell. OLAP Systeme weisen daher ein multidimensionales Datenbank-Schema auf, um die Anwendungs-Semantik adäquat darzustellen. Mit FIESTA wird eine Methodik zur Schema-Evolution solcher multidimensionaler Schemata vorgestellt. Kern der Arbeit ist eine Schema-Evolutions-Algebra, die eine Formalisierung des multidimensionalen Datenmodells zusammen mit darauf aufbauenden Schema-Evolutions-Operationen beinhaltet. Da OLAP-Systeme meist als Zusatzschichten-Architektur für relationale Datenbanksysteme implementiert werden, wird die Verarbeitung von Sequenzen solcher Schema-Evolutions-Operationen in einem relationalen Datenbanksystem vorgestellt. Dazu wird formal beschreiben, wie ein multidimensionales Schema auf ein entsprechendes relationales DB-Schema abgebildet werden kann. Damit bei dieser Transformation die volle multidimensionale Semantik erhalten bleibt, wird ein entsprechendes Metaschema als Erweiterung des relationalen Systemkatalogs eingeführt. Zur konsistenten Umsetzung von Evolutions-Operationen-Sequenzen erfolgt eine Transformation in entsprechende relationale Evolutions-Kommandos, die neben dem eigentlichen relationalen Datenbankschema auch die Instanzen und die Inhalte des Metaschemas anpassen. FIESTA wurde im Rahmen einer graphischen Data Warehouse-Entwurfsumgebung prototypisch implementiert. Dabei werden die multidimensionalen Schemata an der Benutzer-Schnittstelle mit einer speziellen grafischen Notation, die eine Erweiterung des bekannten E/R Ansatzes ist, dargestellt. Diese grafische Darstellung wird intern zur Verarbeitung in eine algebraische Beschreibung des multidimensionalen Schemas transformiert.