Blogサイト構築で理解するXMLデータベース 第1回
※日経Linuxにて掲載。この記事掲載については編集部に了承。
第1回 XMLデータベース「Xpriori」の概要とインストール
日本ユニテック 吉田 晃伸
多くの読者の方は「XML」という言葉を聞かれたことがあると思います。最近いろいろなシステムやアプリケーションが「XMLに対応した」とか「XML形式のデータを扱えるようになった」などといったうたい文句を掲げています。しかし，実際にXMLデータそのものを目にする機会は少ないため，一体どのように XMLを使うのか，そもそもXMLって何だろうと疑問に思われる方も少なくないと思います。
本講座では，XMLを身近に活用していただけるよう，Weblog（Blog）サイト構築を例に仕組みや利用方法を紹介していきます。サイト構築については，XMLデータの格納や検索に便利な「XMLデータベース」を中核に解説を進める予定です。最終的には写真1のようなBlogサイトの完成を目指します。
写真1：本連載が目標とするBlogサイト
XMLデータベースを活用するアプリケーションの例として、Blogサイト構築を目指します。
第1回目の今回は，XMLの特徴とXMLデータベースについて，そして本講座で取り上げる「Xpriori」というXMLデータベースの特徴とインストール方法について紹介します。
柔軟なデータ型式に対応するXML
XMLとは，eXtensible MarkupLanguage，つまり「拡張可能なマークアップ言語」を意味します。
マークアップ言語とは，データの各要素に「タグ」と呼ばれる記号を付け，それぞれの要素を意味付けするのに利用する言語です。マークアップ言語には用途別にさまざまな種類があり，言語ごとにタグの形式は異なりますが，一般には，データの意味や性質を表す略語を不等号で囲んだものが使われます。例えば，最も身近なマークアップ言語であるHTML（Hypertext Markup Language）では，<title>や<body>といったタグを使います。
HTMLでは，これらのタグを使ってWeb文書の「見出し」や「段落」などの文書構造を記述します。この際，<title>タグは文書のタイトルを，<p>タグは段落をというようにタグの意味は固定されており，それに従って文書を意味付けしなければなりません。また，あるタグは<head>タグで囲まれた範囲に，あるタグは<body>タグで囲まれた範囲に記述しなければならないといった，タグの階層構造についての取り決めもあります。Webブラウザは，これらの取り決めに従ってWeb文書を解釈（図1）しますので，ルールを厳格に守って文書にタグ付けしなければなりません。
図1：身近なマークアップ言語「HTML」
HTMLでは、特定の意味を持つタグを使って文書を意味付けします。Webブラウザはそれに従って表示などを制御します。
XMLも，HTMLなどと同じ，データの各要素をタグで意味付けするマークアップ言語です。しかしXMLとHTMLが違うのは，XMLでは，タグの名前やその階層構造が固定化されていないということです。そのため，自由にタグの名前やタグ間の関係を定められます。例えば，文書のタイトルは<title>タグで表現しても良いですし，タグで表現しても構いません。これが「拡張可能な」という「eXtensible」の持つXMLの特徴になります（図2）
図2：拡張可能なマークアップ言語「XML」
XMLでは、タグの意味をユーザーが任意に設定できます。同じタグでもユーザーの規則が異なれば違う意味になりますし、逆に違うタグを同じ意味で使うこともできます。
タグやタグ同士の関係を自由に定められるということは，データの持つ「意味」とそれらの「関係」を柔軟に表現できるということです。そのためXMLを利用すれば，（向き不向きはありますが）あらゆるデータを表せるのです。しかもXMLのタグは，（そのように規定すれば）人間が一見して分かりやすい名前にできます。そのため，万一，仕様書等が失われても，データの各要素の意味を類推しやすいというメリットがあります。
XMLが一番活躍できる分野は，この「柔軟性」を生かせる分野です。例えば，項目数や項目間の関係が固定的でないようなデータを扱わねばならない場面などで力を発揮します。
このようなデータの身近な例に住所録が考られます。従来，住所録では「名前」，「電話番号」，「郵便番号」，「住所」といった項目のデータしか扱いませんでした。しかし，携帯電話の普及により，電話番号は「自宅電話番号」と「携帯電話番号」の2つのデータを扱う必要が出てきました。また最近では，多くの方がメール・アドレスを持つようになりましたので，「メール・アドレス」という項目も必要でしょう。さらに考えるならば，ほとんどの携帯電話はメール・アドレスを持っていますから，メール・アドレスという項目も「自宅メール・アドレス」，「携帯メール・アドレス」などの項目に分割しなければならないでしょう（図3）。
図3：項目数が変化するデータの例
住所録のような簡単なデータでも、携帯電話や電子メールなどの普及で項目数が変化します。XMLデータベースであれば、こうしたデータ変換に柔軟に対応できます。
このように，住所録という身近なデータ一つを考えても，時間と共に項目が拡張されていきます。こうしたデータを柔軟に表現できるのがXMLなのです。データ項目が増加したとしても，XMLでは，その項目を表すタグを自由に定義し，関係性を自由に表現できます。こうした特長に注目が集まり，様々なシステムやアプリケーションでXMLが使われるようになってきました。
XMLデータを格納するデータベース
多量のデータを効率良く格納，管理するために一般に使われるのがデータベース管理システム（DBMS）です。しかし現在のDBMSの主流は，データを固定的な表の形式で格納する「リレーショナルDBMS」（RDBMS）です。RDBMSでは，データ項目を最初に固定しておく必要がありますから，データ項目の変化が激しいXMLデータを取り扱うのは不得意です。それでも住所録程度の簡単なデータであれば何とかなるのですが，項目間の関係が複雑なデータになると，それを効率良くRDBMSに格納するには多くの経験と高い技術が求められます。
こうした限界に対処するには，XMLデータをそのままの形で格納できるDBMSが必要となります。それが「XMLデータベース」です。XMLデータベースはXMLデータをそのまま格納できますので，RDBMSのように表設計に頭を悩ませる必要なく，データ表現の拡張に柔軟に対応できます。
XMLデータベース製品には，有償のもの無償のものを含め，多数のものが存在しています。本講座では，無償で利用でき，データのスキーマ定義（後述）が不要で利用しやすい「Xpriori」というXMLデータベースを利用します。
Xprioriの概要と特徴
Xprioriは，サイバーテックが販売する有償XMLデータベース製品「NeoCoreXMS」（https://www.neocore.jp/）の無償版に当たります。基本的に有償版と同じ機能が提供されていますが，表1に挙げた制限が設けられています。Xprioriは，「XMLDB.JP」（https://www.xmldb.jp/）というWebサイトからダウンロードできます。2004年7月現在，Linux版とWindows版が配布されています。なお，XMLDB.JPについては，p.143の別掲記事「Xprioriコミュニティ・サイト『XMLDB.JP』」を参照してください。
| データベース・サイズの上限が約1Gバイト |
| データベースをインストールしたコンピュータと同じIPアドレスからのアクセスのみ利用可能 |
| 正規のサポート、保守の対象外 |
| 非商用、個人利用に限定して利用可能 |
XMLデータベースとしてのXprioriの最大の特徴は「スキーマ定義なしにXMLデータを格納できる」ことです。スキーマ定義とは，取り扱うXMLデータの内容や構造について定めた規則のことです。スキーマ定義があれば，入力データの正当性を検証したり，RDBMSのテーブル・データへのマッピングといった処理がしやすくなります。そのため，多くのXMLデータベース製品ではスキーマ定義を必要としますが，スキーマ定義は面倒ですし，データ形式の変更にも対応しにくい問題があります。
Xprioriではスキーマ定義は不要です。これは，Xprioriの内部構造が「データベース」というより「文書検索システム」に近いものだからです。Xprioriでは，XMLデータを文字通り「そのまま」の形で格納します。ただし，検索を高速にするため，タグ付けされた各要素を基にインデックスを作成します。これにより，キーワードを基に文書を高速検索する文書検索システムと同じように，要素を基に目的のデータを高速検索できます *1。
このような構造となっているため，スキーマ定義を必要とせず，自由な形式のデータを格納できるのです。タグがきちんと閉じられているといった最低限の規則を満たす，いわゆる「整形式」（well-formed）なXMLデータであれば，どんなデータでも格納できます。そのため，柔軟で拡張に富んだXMLデータを手軽に格納できるという「やわらかさ」を持っています。データ項目を拡張した場合でも，スキーマ定義を変更したり，データベースの設定を変更する必要はありません。
*1 インデックス作成にはハッシュ法を使用しています。また、パターン・マッチには「DPP」(Digital Pattern Processing)と呼ばれる独自技術（米国で特許取得済み）を使って高速検索を実現しています。DPPは「アイコン」と呼ばれる固定長のパターンを用い、検索対象となるパターンから一致するパターンを高速に検索する技術です。
Xprioriのインストール
それでは実際にXprioriを使ってみましょう。
Xprioriのアーカイブ・ファイルは，XMLDB.JPのトップ・ページから「ダウンロード」を選択して表示されるWebページからダウンロードできます。 Linux版のアーカイブ・ファイルをダウンロードしてください。ここでは，2004年7月12日現在の最新版「xms-3.0.43-dev- lin32ja.tar.gz」を入手したとします。
これを図4の手順で展開，インストールします。インストーラを起動する前に，管理者権限で，Xprioriが使用するグループ（neocore）とユーザー（neoadmin）を作成しています。
$ su
# /usr/sbin/groupadd neocore
# /usr/sbin/useradd -d /opt/NeoCore
-g neocore neoadmin
# sh xms-3.0.43-dev-lin32ja.bin
図4 Xprioriのインストール手順 このマークで改行
このとき，noadminユーザーのホーム・ディレクトリに，Xprioriのインストール先を必ず指定してください。Xprioriは標準では，/opt/NeoCoreディレクトリにインストールされます。本記事では，標準位置にインストールするものとします。
インストール時には，写真2のようなインストーラが起動します。「Next」を押してインストールを進めます。ライセンス条項に同意し，インストール先ディレクトリを決定すると実際のインストール作業が始まります。
写真2：Xprioriのインストーラ
XprioriにはGUI設定ができるインストーラが付属しています。
インストールの最後に，パスワードなどを設定します。まず，管理コンソールにアクセスするためのユーザーとパスワードを設定します（写真3）。このユーザーとパスワードは自由に設定できます。設定後，「Next」を押して次に進みます。
写真3：管理用ユーザーとパスワードを設定
ここで設定した情報は、管理コンソールにアクセスする場合に使われます。ユーザー名は自由に設定できます。
次にライセンス・ファイル取得画面が表示されます。Webブラウザが利用できる場合は自動的にWebブラウザが立ち上がり，Xprioriのアクティベーション用のWebページ（https://www.neocore.jp/download/activation_main.php）が表示されます。自動表示されない場合は，手動でアクセスしてアクティベーションを実施します。
アクティベーションでは，氏名とメール・アドレスの登録が必要です。登録したメール・アドレスにライセンス・ファイルが届きますので，正しいメール・アドレスを入力してください。登録後，すぐにライセンス・ファイルが送付されます。送付されたライセンス・ファイルは「/opt/NeoCore/neoxml/config」ディレクトリに格納しておきます。
ライセンス・ファイルの格納後，インストーラ画面の「Next」をクリックしてインストールを進めます。
最後にデータ・ベースにアクセスできるユーザーとパスワードを設定します。管理者として「Administrator」ユーザ（ユーザー名は固定）が必須になりますので，同ユーザーとそのパスワードを設定します（写真4）。
写真4：データベース管理用ユーザーを設定
ユーザー名は「Administrator」で固定です。パスワードだけを設定します。
これでインストール作業は完了です。なお，2004年7月12日現在のLinux版のインストーラには若干の不具合が存在することが分かっています。これについては，p.147の別掲記事「Linux版インストーラの不具合について」を参照してください。
管理コンソールでのデータベース操作
それでは，インストールしたXprioriを操作してみましょう。まず管理者（root）権限で，次の通りXprioriを起動します。
次にWebブラウザを立ち上げ，「http://localhost:7701/console」というURLにアクセスします。これはXprioriの管理コンソールのURLです。アクセスすると写真5のような認証情報入力画面が表示されます。
写真5：管理コンソールへのアクセス
「http://localhost:7701/console」というURLで管理コンソールにアクセスします。認証ダイアログが表示されるので、インストール時に設定したユーザー名とパスワードを入力します。
ここで，インストール時に「ConsolePassword」で設定したユーザー名とパスワードを入力します。認証をパスすると写真6のような管理コンソールが表示されます。
写真6：管理コンソール
Xprioriのすべての操作は、この管理コンソールで実施できます。
管理コンソールで実施できる操作は，タブ部分にまとめてあります。実施できる主な操作を表2に挙げました。
表2 管理コンソールで実施できる主な操作
各操作は「タブ」によって選択できます。
| 機能名 | 説明 |
|---|---|
| Manage Server | Xprioriをシャットダウンしたり、バックアップする |
| Status | Xprioriのステータスを確認する |
| Database Access | データベースにアクセスする。XML文書の格納や検索、更新などを実施する |
| Settings | Xprioriを設定する |
| User Admin | データベース・アクセス用ユーザーを管理する |
| Access Controle | データベースへのアクセス権限を設定する |
| Help | ヘルプ・ドキュメント |
XMLデータベースを操作する場合は「Database Access」タブを利用します *2。これを使って，実際にXMLデータベースを操作してみましょう。
同タブをクリックすると，認証情報入力画面が表示されます。ここに，データベース・アクセス用に設定したユーザー名とパスワードを入力します *3。正しくログインできると，画面左側のデータベース操作メニューや，「User Admin」，「Access Control」機能が使用可能になります。
初期状態では，XMLデータベースには何もデータが格納されていません。何らかのデータを格納する場合は，データベース操作メニューの「Store」をクリックします。これにより，写真7のような別ウインドウが表示されますので，ここで，「XML Files」欄にXprioriに格納したいXMLファイルを指定します。
*2 管理コンソールを使う方法以外に、コマンドライン・ツールやデータベース操作用APIを使ってもデータベースを操作できます。
*3 初期設定では、データベース・アクセス用ユーザーは「Administrator」です。
写真7：格納するXMLファイルを指定
「XML File」欄で、データベースに格納するXMLファイルを指定します。「Store XML」ボタンをクリックすると、データが格納されます。
例として，Xprioriに標準添付されるサンプル・ファイルを格納してみましょう。サンプル・ファイルは，/opt/NeoCore/neoxml/sample/xmlディレクトリに格納されています。ここでは，データ量が小さくて分かりやすい「sales.xml」を格納してみます。ファイル選択後，「StoreXML」ボタンをクリックすると，XprioriにXMLデータが格納されます。
正しくXMLデータが格納できたかを，データベースに問い合わせ（クエリー）を発行して確認してみましょう。
問い合わせも，データベース操作メニューから発行できます。問い合わせは，「Query」メニューをクリックして表示される「Query XML」画面に記述します。なお問い合わせ言語は，RDBMSで一般に使われるSQLではなく，「XQuery」という言語を使います。XQueryは，XPathと呼ばれるパス式を基本とした問い合わせ言語です。
XQueryの詳細については今後の連載で解説します。ここでは簡単な例として「/ND/sales」という問い合わせをすることにします。この問い合わせは，XML データのND要素中（ <ND>～</ND>で囲まれたエリア中）のsales要素の内容を取り出すためのものです。これを「XQuery Target」欄に記述して，「Query XML」ボタンを押してみてください。写真8のようにXMLデータのsales要素が表示されれば，XMLデータは正常に格納されています。
写真8：問い合わせ結果が表示される
XQueryによる問い合わせを「XQuery Target」欄に記述し、「XQuery XML」ボタンをクリックするとデータベースへの問い合わせが実施されます。
Perlを使用してアクセスしてみよう
本講座の最終目標は，Blogサイトの構築です。そのため，CGI（CommonGateway Interface）プログラムとして動作するBlogアプリケーションから，Xprioriにアクセスできるようにする必要があります。CGIプログラムによく利用されるプログラミング言語はPerlです。そこでまず，PerlからXprioriにアクセスする方法を紹介します。
PerlプログラムからXprioriにアクセスするには，接続用のPerlモジュールを入手する必要があります。同モジュールは，XMLDB.JPで配布されています。XprioriをダウンロードしたWebページから「Xpriori APIのダウンロード」を選択すると入手できます。
入手したファイルを展開すると，いくつかのディレクトリが生成されます *4。接続に必要な3 つのPerlモジュール「NeoPerlConfig.pm」，「NeoProxy.pm」，「NeoResult.pm」は，libディレクトリに格納されています。これらのモジュールを，Perlのライブラリ・ファイル・ディレクトリ（/usr/lib/perl5/site_perlディレクトリなど）にコピーすれば，PerlプログラムからXprioriを利用する準備が整います。なお，Perlのライブラリ・ファイル・ディレクトリは，perl コマンドを-Vオプション付きで実行すると調べられます。「@INC:」に続いて表示されるディレクトリがライブラリ・ファイル・ディレクトリです。
*4 これらのディレクトリには、PerlAPIを使ったサンプル・コードやサンプルXMLデータが収録されています。興味のある方は、参照なさってください。
早速，簡単なサンプル（図5）を使ってアクセスを試してみましょう。このサンプルは，「/ND/sales」という問い合わせを発行するPerlプログラムです。
図5：PerlによるXprioriアクセス用のサンプル・プログラム
「/ND/sales」という問い合わせを発行するプログラムの例です。
use NeoProxy; # HTTP API Perl implementation
my $my_proxy = new NeoProxy();
my $result = new NeoResult;
$USERNAME = "Administrator";
$PASSWORD = "unitec";
$result = $my_proxy->login($USERNAME, $PASSWORD);
print $result;
$result = $my_proxy->queryXML("/ND/sales");
print $result;
$result = $my_proxy->logout();
print $result;
同プログラムでは，まず，3行目でPerlAPIパッケージ（NeoProxyモジュール）の使用を宣言しています。さらに，5行目でXprioriへの制御クラス「NeoProxy」をオブジェクト化し，6行目ではXprioriから受け取った結果を扱うための「NeoResult」クラをオブジェクト化しています。8行目，9行目では，データベース接続用の認証情報を設定し，11行目でその情報を使って接続しています。接続にはloginメソッドを使用します。第1引数にユーザー名，第2引数にパスワードを指定します。
ここまでの処理で，データベースに問い合わせできるようになります。14行目のqueryXMLが問い合わせ用のメソッドです。queryXMLメソッドは，引数にXQuery式を指定します。問い合わせの結果を変数に格納し，15行目でそれを画面に表示しています。
最後の処理が17行目の切断処理です。logoutメソッドを使用してデータベースから切断して，処理を終了しています。
作成したサンプルを実行した様子を図6に挙げました。管理コンソールを使った場合と同じように，問い合わせ結果が表示されているのが分かります。
図6：PerlによるXprioriアクセス用のサンプル・プログラム
「/ND/sales」という問い合わせを発行するプログラムの例です。
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<sid>963263621</sid>
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<Query-Results>
<sales>
<caption>
<heading>3Q99 Sales Figures</heading>
<subheading>In millions, broken down by region</subheading>
</caption>
<region>
<name>Southeast</name>
（省略）
</Query-Results>
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<success/>
次回は，より実際的な問い合わせ方法や，格納するXMLデータの構成などについて詳しく解説する予定です。
Xprioriコミュニティ・サイト「XMLDB.JP」
筆者らは，Xprioriの普及促進のため「XMLDB.JP」（https://www.xmldb.jp/）というWebサイトを運営しています。同サイトでは，Xprioriを配布しているほか，Xpriori開発者のための技術情報を提供しています。例えば，Xpriori自体の解説記事や，それ以外のXMLに関する解説記事などを掲載しています。また，JavaやC#といった開発言語によるXprioriのサンプル・プログラムや，API （Application Programming Interface）情報も公開しています。開発者が相互に情報交換できるように，コミュニティ・スペースも開設しています。
また，2004年9月末までの期限でプラグイン・コンテストを開催しています。同コンテストでは，OpenOffice.orgやEclipseとXprioriの連携ソフトウエアを募集しています。最優秀作品には賞金も出ますので皆さんも奮ってご応募ください。
Linux版インストーラの不具合について
2004年7月12日現在，Linux版のXprioriインストーラには，「データベース初期化に失敗する」，「管理コンソール用パスワードが正常に設定されない」という2つの不具合が存在します。そのためインストール後に，これら2つの作業を手動で実施しなければなりません。
データベース初期化の手順は図B-1の通りです。途中で，「Do you wish to create thedefault Access Control Documents」（標準アクセス制御文書を作成しますか）と聞かれます。単にデータベースを初期化する場合は，作成してもしなくても構いません。「1」か「2」のどちらかを入力してください。
初期化作業の最後には，データベース・アクセス用の管理ユーザー（Administrator）のパスワード設定を求められます。パスワードを設定し，「Completed CreateDB」のメッセージが表示されればデータベースの初期化は成功です。なお，データベース初期化作業には，ライセンス・ファイルが必要です。ライセンス・ファイルを所定の位置に配置してから作業してください。
続いて，管理コンソール用の作業ユーザーとパスワードを設定します。作業手順は図B-2の通りです。ユーザー名とパスワードは自由に設定できます。
$ ./XMSAdmin ConsolePassword
NeoCore XML Management System (XMS) Administration Version: 3.0.43
Console password reset utility.
Please, enter new console username : admin
New password : *****
Confirm new password : *****
The console password has been reset.
$ cd /opt/NeoCore/neoxml/bin
$ ./NeoXMLUtils CreateDB /opt/NeoCore/neoxml/config
(en)NeoCore XML Management System (XMS) Version: 3.0.43
Executing Command: CreateDB
Do you wish to create the default Access Control Documents :
1) Yes
2) No
Enter Choice : [1/2] : 1
File /opt/NeoCore/neoxml/db/neoXDB.adm Created, ensuring empty...done
（省略）
Initializing User Accounts
Please Enter password for Administrator user : ***** ←パスワード入力
Please Re-Enter password : ***** ←パスワードを再度入力
Completed CreateDB
B-1 データベース初期化の手順
$ su neoadmin
$ cd /opt/NeoCore/neoxml/bin
$ ./XMSAdmin ConsolePassword
NeoCore XML Management System (XMS) Administration Version: 3.0.43
Console password reset utility.
Please, enter new console username : admin ← ユーザー名の入力
New password : ***** ← パスワードの入力
Confirm new password : ***** パスワードの再入力
The console password has been reset.
B-2 管理コンソール接続用のユーザー/パスワード設定手順
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▲XMLマスター教則本です。試験対策はこれでばっちり！
