Avete intenzione di implementare una schemaless application, memorizzando le informazioni in modo “dinamico” e flessibile, secondo il cosiddetto paradigma “NoSQL style document store”?
Anche Oracle DB, a partire dalla versione 12.1.0.2, fornisce il supporto per la memorizzazione, l’indicizzazione e la ricerca di documenti in formato JSON.
Più dettagliatamente, Oracle DB 12c permette, senza necessità di installare plugin aggiuntivi, l’implementazione di un Document Store e fornisce il seguente set di API, progettate per garantire il supporto allo sviluppo di schemaless application:
- SODA for Java: interfaccia di programmazione document-store per sviluppatori Java che usano JDBC per comunicare con il database. SODA for Java consiste di un set di semplici classi che rappresentano il database, una collezione di documenti e un documento. I metodi di queste classi forniscono tutte le funzionalità richieste per gestire ed interrogare documenti e collezioni di documenti memorizzati in un database Oracle;
- SODA for REST: interfaccia REST-based document-store implementata come Java servlet e distribuita come parte dell’Oracle REST Data Services (ORDS) 3.0. Le applicazioni basate su SODA for REST usano il protocollo HTTP per comunicare con la Java Servlet. SODA for REST Servlet può anche essere eseguito su un HTTP Server nativo del database (esistono versioni “bundle” di Web Server, come TomCat e JBoss opportunamente configurati per accedere al DB Oracle tramite API SODA). I metodi HTTP come PUT, POST, GET e DELETE mappano le operazioni eseguite sui documenti JSON. Fornendo API di tipo REST è possibile integrare la soluzione con web application esterne per esporre i dati memorizzati nella base dati Oracle.
Riferimento: http://www.oracle.com/technetwork/database/appdev-with-soda-2606220.pdf
Modello relazionale VS. Modello No-SQL. Volendo comparare un database relazionale con un DB NoSQL “document-store”, è possibile dire che:
- Una collezione di documenti è una tabella
- Un documento è una riga di una tabella
- Un campo del documento è una colonna della tabella
I documenti in formato JSON vengono memorizzati con un ID univoco all’interno di una collezione. Per ciascun documento è possibile recuperare metadati, come data di creazione, dati di aggiornamento, owner e versione del documento, ecc.
Le funzionalità offerte da un document store includono:
- Creazione e cancellazione di una collezione
- Creazione, ricerca, aggiornamento o cancellazione di un singolo documento in base al suo ID
- Recupero dei documenti in una collezione
- Ricerca di una collezione, tipicamente utilizzando Query By Example (QBE) metaphor
- Creazione e cancellazione di indici
Dato questo semplice livello di funzionalità fornito da un document store, l’API diventa semplice, particolarmente quando comparato con le tradizionali API SQL-based come JDBC.
Il DBMS Oracle già forniva dalla versione 9 il supporto alla memorizzazione, alla ricerca e all’indicizzazione di documenti XML. Oracle Database 12c estende tale funzionalità ai documenti JSON, introducendo le due implementazioni dell’interfaccia SODA, denominate, come suddetto, SODA for REST e SODA for JAVA, e ponendosi sul mercato come valida alternativa tra i NoSQL-style Document Store.
Oracle NoSQL-style Document Store Capabilities. In Oracle DB 12c, i documenti vengono memorizzati, indicizzati e ricercati senza che il database ne conosca la struttura (schemaless). Ciò lascia agli sviluppatori la libertà di modificare la struttura dei documenti JSON in base alle esigenze. Non esiste un datatype dedicato per memorizzare i documenti JSON, ma gli stessi vengono memorizzati con i tipi standard VARCHAR2, CLOB e BLOB. Viene introdotto il nuovo constraint “IS JSON”, utilizzato per assicurare che il contenuto di una colonna sia un JSON valido, fornendo pieno supporto al trattamento avanzato dei JSON, come disaster recovery, replication, compression ed encryption.
Inoltre, è possibile eseguire delle query SQL direttamente sulle tabelle di documenti JSON del database utilizzando le JSON Path Expressions. Tali espressioni sono equivalenti al linguaggio xPath in XML e sono sintatticamente simili a JavaScript. Si riportano di seguito degli esempi:
SODA API. SODA fornisce un set di API semplice da utilizzare per lavorare con i documenti memorizzati in un Oracle Database. L’oggetto Database, che è richiesto per interagire con le Collections, viene istanziato usando un database connection con le API SQL standard di Oracle. La versione corrente di SODA adotta una strategia di optimistic locking, ma quella di pessimistic locking èsarà probabilmente disponibile nelle future release.
La specifica SODA definisce un set di metodi che forniscono le seguenti funzionalità:
- Stabilire una connessione ad un Oracle Database Document Store
- Creare e cancellare una collezione
- Creare, ricerca, aggiornare e cancellare un documento
- Elencare i contenuti di una collezione
- Ricercare una collezione di documenti che “matchino” una espressione Query By Example (QBE)
- Operazioni di “bulk insert” in una collezione
- Creazione e cancellazione di indici
Di seguito, riporto alcune caratteristiche dell’implementazione “SODA for JAVA”, tralasciando “SODA for REST” (utile nel caso ci si voglia interfacciare direttamente con il Document Store con il paradigma REST).
SODA for JAVA. Consiste di un set di semplici classi che rappresentano un database, una collezione di documenti e il documento stesso. I metodi che queste classi forniscono permettono di gestire e ricercare le collezioni e i documenti JSON memorizzati. Utilizza una connessione JDBC standard e SQL*NET per comunicare con il database: ciò significa che le API sono transazionali e una serie di operazioni SODA può generare una singola transazione. Poiché SODA utilizza una connessione JDBC, è possibile utilizzare sia le API di SODA for JAVA che quelle tradizionali JDBC.
Di seguito, si riportano le principali classi di “SODA for JAVA” con relativa descrizione:
Classe | Descrizione | Commenti |
OracleClient | Classe client generica SODA. L’entry point di SODA per i JSON. | |
OracleRDBMSClient | La classe Client dell’Oracle Database | Usata per recuperare l’oggetto OracleDatabase |
OracleDatabase | Rappresenta un Document Store, il quale consiste di uno o più collezioni. | Usato per accedere alle collezioni. |
OracleDatabaseAdmin | Usato per creare e cancellare collezioni | |
OracleCollection | Rappresenta una collezione di un Document Store | |
OracleCollectionAdmin | Usato per creare e cancellare indici | |
OracleDocument | Rappresenta un documento in un Document Store | Aggiorna (o crea) il documento con un dato ID |
Struttura di un documento di una collezione. Di seguito, si riporta la struttura SQL di una collezione rappresentata su una tabella Oracle e contenente il JSON in corrispondenza di una colonna CLOB:
Name Null? Type
—————————————– ——– —————————-
ID NOT NULL VARCHAR2(255)
CREATED_ON NOT NULL TIMESTAMP(6)
LAST_MODIFIED NOT NULL TIMESTAMP(6)
VERSION NOT NULL VARCHAR2(255)
JSON_DOCUMENT CLOB
Le colonne della tabella rappresentano quanto segue:
ID | ID autogenerato del singolo record |
JSON_DOCUMENT | Contenuto del documento in JSON |
CREATED_ON | Timestamp (autogenerato) di inserimento del record |
LAST_MODIFIED | Timestamp (autogenerato) di modifica del record |
VERSION | Versione del documento (incrementato automaticamente quando viene modificato) |
Per dettagli sulle API di SODA e sulla potenza espressiva delle Query By Example per la ricerca dei documenti di una collezione: http://docs.oracle.com/cd/E63251_01/doc.12/e58124/soda.htm#ADSDA107
Memorizzazione dei documenti JSON (codifica e datatype). Un documento JSON può essere considerato un dato semi-strutturato, ossia non conforme alla struttura formale dei modelli di dato associato con le basi di dati relazionali. Esso, comunque, contiene etichette o altri marcatori per separare gli elementi semantici e rafforzare le gerarchie di record e campi all’interno del dato. E’ anche conosciuto come “dato senza schema” o “dato con struttura autodescritta”.
Oracle raccomanda di memorizzare tali dati utilizzando datatype di tipo LOB, in quanto la quantità di caratteri può essere elevata (maggiore di 4000 byte e, dunque, della massima capacità di un datatype VARCHAR2). I datatype raccomandati per i contenuti testuali sono Characted Large Object (CLOB) e National Character Large Object (NCLOB).
Il datatype CLOB è raccomandato per la memorizzazione di stringhe o documenti di lunghezza fissa. Invece, il datatype NCLOB è raccomandato per quelli a lunghezza variabile.
Riferimento: https://docs.oracle.com/database/121/ADXDB/json.htm#ADXDB6252
Per quanto riguarda il character encoding, conviene adottare quello AL16UTF16 o AL32UTF8. In particolare, Oracle raccomanda l’uso di AL32UTF8 per memorizzare i dati con caratteri Unicode.
Riferimenti:
https://docs.oracle.com/cd/E11882_01/appdev.112/e18294.pdf
https://docs.oracle.com/database/121/NLSPG/ch2charset.htm#NLSPG179
Sicurezza dei dati. Al fine di salvaguardare la sicurezza e l’integrità dei dati,è possibile sfruttare il meccanismo di Oracle Secure Files, il quale consente anche le compressione dei dati memorizzati all’interno di datatype LOB.
Riferimento: https://docs.oracle.com/database/121/ADLOB/toc.htm

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