DE3611223A1 - Verfahren und vorrichtung zum verhindern einer blockierung in einem datenbank-verwaltungssystem - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum verhindern einer blockierung in einem datenbank-verwaltungssystemInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern einer Blockierung in einem Datenbankverwaltungssystem
und befaßt sich somit mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Steuern einer Datenbank, deren Betriebsmittel
gemeinsam durch parallel ausgeführte Aufgaben genutzt werden und insbesondere mit einem Verfahren und einer
Vorrichtung zum ausschließlichen Steuern einer Datenbank, die die Integrität der Daten in den Betriebsmitteln
sicherstellen und sich für ein Datenbankverwaltungssystem eignen, das eine hohe Ansprechgeschwindigksit für die Datenhandhabung
benötigt.
Wenn Daten in Betriebsmitteln, die durch Aufgaben gemeinsam genutzt werden, wie beispielsweise in der Datenbank einer
Rechneranlage durch eine Vielzahl von parallel ausgeführten Aufgaben gleichzeitig fortgeschrieben werden oder wenn auf
diese Daten durch eine Vielzahl von parallel ausgeführten Aufgaben gleichzeitig Bezug genommen wird, können die Daten zerstört
werden (Zerstörung der Datenintegrität) oder kann in den Verarbeitungsergebnissen der Aufgaben ein Fehler auftreten.
Bei einem bekannten Datenbankverwaltungssystem ist ein Mechanismus
(ausschließlicher Steuermechanismus) vorgesehen, um zu verhindern, daß eine Vielzahl von Aufgaben gleichzeitig die
Datenbank oder Betriebsmittel, die einen Teil der Datenbank darstellen, handhabt.
Bei einem herkömmlichen ausschließlichen Steuersystem wird die Datenbank oder ein Teil der Datenbank (Betriebsmittel) nur für
ein Zeitintervall gesperrt, das für eine Aufgabe notwendig ist, und wird die Handhabung der gesperrten Betriebsmittel durch andere
Aufgaben verzögert, bis die Betriebsmittel freigegeben sind (Sperrsystem).
Wenn jedoch eine Vielzahl von Betriebsmitteln benutzt wird und wenn jede Aufgabe der Reihe nach die Betriebsmittel in
der erforderlichen Weise sperrt, ohne die Betriebsmittel freizugeben, kann eine Aufgabe den Versuch unternehmen, die
durch eine andere Aufgabe gesperrten Betriebsmittel zu sperren und auf ein Freigeben der Aufgabe
warten (Blockierung). In diesem Fall können beide Aufgaben nicht ausgeführt werden.
Bei einem Datenbankverwaltungssystem, das eine ausschließliche
Steuerung nach dem Sperrverfahren bewirkt, ist somit ein ausschließlicher Steuermechanismus mit einer Einrichtung zum Verhindern
einer Blockierung vorgesehen.
Bei dem bekannten Verfahren der Verhinderung einer Blockierung wird das Auftreten der Blockierung wahrgenommen und wird der
normale Zustand wieder hergestellt (Rückstellsystem), oder wird die Sperre der Betriebsmittel, die von einer Aufgabe benutzt
werden, kollektiv so gesteuert, daß eine Blockierung verhindert wird (Bündelsperrsystem).
Beim Bündelsperrsystem werden alle Betriebsmittel, die eine Aufgabe in einer Reihe von Verarbeitungsschritten benötigt,
kollektiv gesperrt und fordern die gesperrten Betriebsmittel keine Sperre anderer Betriebsmittel. Bei diesem System wird
eine Blockierung dadurch verhindert, daß ein Betriebsmittelwartezustand nicht auftritt, bei dem die Aufgabe auf das Freigeben
der durch eine andere Aufgabe gesperrten Betriebsmittel wartet.
Wenn jedoch beim Bündelsperrsystem eine Aufgabe begonnen wird, die eine Vielzahl von Betriebsmitteln verwendet, werden alle
Betriebsmittel bezüglich der Aufgabe gesperrt, selbst wenn nur auf ein Betriebsmittel zugegriffen wird. Das hat zur Folge, daß
das Sperrintervall der Betriebsmittel lang ist und daß die Mög-
lichkeit der parallelen Ausführung der Aufgaben geringer ist, d.h. die Anzahl der Aufgaben abnimmt, die parallel ausgeführt
werden können. Selbst wenn eine Aufgabe nur auf einen Teil der kollektiv gesperrten Betriebsmittel zugreift, können somit andere
Aufgaben nicht auf die nicht zugegriffenen Betriebsmittel der kollektiv gesperrten Betriebsmittel zugreifen. Die Betriebsmittel,
von denen weiterhin nicht sicher ist, ob sie benötigt werden oder nicht, bis die Aufgabe ausgeführt ist, müssen, weiterhin
gleichfalls gesperrt werden. Der Sperrbereich ist somit größer als es dann der Fall wäre, wenn die Betriebsmittel einzeln
gesperrt würden. Das führt auch zu einer verminderten Möglichkeit der parallelen Ausführung der Aufgaben. Da weiterhin
ein Anwender (Entwickler eines Programmes) die zu sperrenden Betriebsmittel ausdrücklich angeben muß, können leicht in der
Programmentwicklung Fehler auftreten und sind die Zuverlässigkeit und die Produktivität des Programmes vermindert.
Beim Rückstellsystem sperrt andererseits jede Aufgabe die Betriebsmittel,
die sie benötigt, wobei dann, wenn zwischen den Betriebsmitteln eine Blockierung auftritt, die Ausführung aller
Aufgaben unterbrochen wird und die Blockierung aufgelöst wird. So lange bei diesem System keine Blockierung auftritt, ist die
Möglichkeit einer Parallelausführung der Aufgaben größer als es beim Bündelsperrsystem der Fall ist. Wenn jedoch einmal eine
Blockierung auftritt, wird viel Zeit benötigt, bevor das System aus dem blockierten Zustand heraus wieder hergestellt ist. Bei
der Wiederherstellung aus dem blockierten Zustand im Rückstellsystem wird eine der Aufgaben, in Verbindung mit der die Blockierung
aufgetreten ist, nicht zugelassen, so daß die gesperrten Betriebsmittel zwangsweise freigegeben werden. Das reicht jedoch
nicht aus, da die nicht zugelassene Aufgabe Betriebsmittel gehandhabt hat, bevor die Blockierung auftrat,und diese Betriebsmittel
wieder auf den Zustand vor der Ausführung der Aufgabe zurückgebracht werden sollten. Da weiterhin die Möglichkeit besteht,
daß die wieder herzustellenden Betriebsmittel freigegeben
wurden und eine andere Aufgabe unter Verwendung dieser Betriebsmittel
ausgeführt wurde, sollte auch eine derartige Aufgabe nicht zugelassen werden (Rückstellverkettung). Beim Rückstellsystem
ist somit der zur Wiederherstellung benötigte Bereich groß und die Wiederherstellungszeit lang. Die nicht zugelassene
Aufgabe sollte erneut ausgeführt werden und das Ansprechvermögen der Aufgabe nimmt im Durchschnitt ab. Obwohl
ein Verfahren zum Verhindern der Rückstellverkettung bereits
vorgeschlagen worden ist, tritt dennoch eine Blockierung auf
und wird erhebliche Zeit für die Wiederherstellung des Systems aus einem blockierten Zustand beim Rückstellsystem benötigt.
ein Verfahren zum Verhindern der Rückstellverkettung bereits
vorgeschlagen worden ist, tritt dennoch eine Blockierung auf
und wird erhebliche Zeit für die Wiederherstellung des Systems aus einem blockierten Zustand beim Rückstellsystem benötigt.
Bei einem System, bei dem jede Aufgabe der Reihe nach die benötigten
Betriebsmittel sperrt und dennoch eine Blockierung
verhindert werden kann, ist somit die Verarbeitungszeit kürzer als beim Bündelsperrsystem oder beim Rückstellsystem.
verhindert werden kann, ist somit die Verarbeitungszeit kürzer als beim Bündelsperrsystem oder beim Rückstellsystem.
Durch die Erfindung soll ein ausschließliches Steuerverfahren für eine Datenbank geschaffen werden, das die Möglichkeit der
parallelen Ausführung von Aufgaben wesentlich erhöht, indem das Auftreten einer Blockierung verhindert wird.
Durch die Erfindung soll weiterhin eine ausschließliche Steuervorrichtung
für eine Datenbank geschaffen werden, mit der das obige Steuerverfahren ausgeführt werden kann.
Dazu wird auf J.W. Havender "Avoiding Deadlock in Multi-tasking Systems" IBM Systems Journal, Bd. 7, No.2 (1968) verwiesen.
In diesem Aufsatz ist beschrieben, daß bei einer Sperrabfolge für Betriebsmittel zum sequentiellen Sperren der Betriebsmittel durch jede Aufgabe ohne Freigabe der Betriebsmittel dann, wenn die Abfolge des Sperrens von zwei Betriebsmitteln allen Betriebsmitteln gemeinsam ist, die von zwei Aufgaben zu sperren sind, keine Blockierung zwischen diesen beiden Aufgaben auftritt.
In diesem Aufsatz ist beschrieben, daß bei einer Sperrabfolge für Betriebsmittel zum sequentiellen Sperren der Betriebsmittel durch jede Aufgabe ohne Freigabe der Betriebsmittel dann, wenn die Abfolge des Sperrens von zwei Betriebsmitteln allen Betriebsmitteln gemeinsam ist, die von zwei Aufgaben zu sperren sind, keine Blockierung zwischen diesen beiden Aufgaben auftritt.
Die erfindungsgemäße Steuerung läuft in der folgenden Weise
ab: Eine Information über die Sperrabfolge der Betriebsmittel durch die Aufgabe, die in der Rechneranlage in der Vergangenheit
noch nicht verwaltet wurde, wird der Steuervorrichtung eingegeben, bevor die Aufgabe ausgeführt wird. Auf der Grundlage
der eingegebenen Information wird eine Kombination von Aufgaben, die möglicherweise zu einer Blockierung führer, kann, vor
der Ausführung der Aufgabe abgefragt. Auf die abgefragte Information wird während der Ausführung der Aufgaben Bezug genommen.
Die Ausführung der Aufgaben wird so gesteuert, daß die Aufgaben e
die zu einer Blockierung führen können, nicht gleichzeitig ausgeführt werden {Betriebsmittelsperre ist nur für eins Aufgabe
erlaubt). Wenn somit die Aufgabe der Reihe nach die zur Ausführung
benötigten Betriebsmittel sperrt, tritt keine Blockierung zwischen den Aufgaben auf und wird eine ausschließliche Steuerung
der Datenbank erzielt.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben:
Figur 1 zeigt den Aufbau einer Rechneranlage, bei der das
erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung angewandt werden können.
Figur 2 zeigt eine Betriebsmittelsperrfolge-Tabelle.
Figur 3 zeigt eine Informationstabelle zum Verhindern einer Blockierung.
Figur 4 zeigt den Fall, in dem eine Blockierung auftritt. Figur 5 zeigt den Fall, in dem keine Blockierung auftritt.
Figur 6 zeigt ein Verarbeitungsflußdiagramm für einen Aufgabenverteiler
.
Figur 7A und 7B zeigen ein bekanntes System und das erfindungsgemäße
System.
Figur 1 zeigt den Aufbau einer Rechneranlage/ bei der das erfindungsgemäße
Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung angewandt werden können.
Die Rechneranlage 1 umfaßt eine Zentraleinheit CPU 2, eine Vorverarbeitungseinheit
3 und eine Ausführungssteuereinheit 4. Die CPU 2 speichert in einem Benutzungsabfolgeinformationsspeicher
6 eine Betriebsmittelbenutzungsabfοlgeinformation für jede Aufgabe, die von einem Anwender über das Bedienungsfeld gestellt
wird, bevor die Aufgabe ausgeführt wird. Eine Definierungseinheit 7 bildet die Betriebsmittelsperrabfolgeinformation auf der
Grundlage der Benutzungsabfolgeinformation und schreibt diese in eine Betriebsmittelsperrabfolgetabelle ein und ein Tabellengenerator
9 erzeugt auf der Grundlage der eingeschriebenen Information die Informationstabelle 10 zum Verhindern einer Blokkierung.
Die Ausführungssteuereinheit 4 nimmt auf die Informationstabelle 10 zum Verhindern einer Blockierung Bezug, wenn
die Aufgaben ausgeführt werden, um die Ausführung der Aufgaben entsprechend zu steuern.
Die AusführungsSteuereinheit 4 umfaßt einen Aufgabenverteiler 15,
der eine Aufgabenidentifizierung von einer Aufgabenwarteschlange 11 liest, die die Aufgabenidentifizierung einer Aufgabe hält,
die begonnen werden soll, auf die Informationstabelle 10 zum Verhindern einer Blockierung und eine Aufgabenstatustabelle 13
Bezug nimmt, die einen Aufgabenausführungsstatus verwaltet,und
ein Startsignal 14 erzeugt, um eine der Aufgaben 1, 2 und 3 entsprechend der Aufgabenidentifizierung zu beginnen, und einen
Betriebsmittelverteiler 19, der auf Betriebsmittelverteilungstabellen
18A, 18B und 18C für Betriebsmittel A 17A, B 17B und
C 17C durch ein Betriebsmittelsperranforderungssignal Bezug nimmt, das das Sperren der Betriebsmittel von den Aufgaben 1,2
und 3 fordert, um die Betriebsmittel zu sperren und freizugeben.
Die Betriebsratttelbenutzungsabfolgeinformation für jede Aufgabedie
im Informationsspeicher 6 gespeichert ist, gibt eine Möglichkeit einer Abfolge an, wenn jede Aufgabe der Reihe nach alle
Betriebsmittel sperrt, ohne sie frei zu geben. Die Abfolgeinformation wird von einer Kombination aus einer Abfolgeregel zum Benutzen
der Betriebsmittel (beispielsweise einer Information, die
die Möglichkeit der Benutzung der Betriebsmittel B, die den Betriebsmitteln A am nächsten sind, in einer gegebenen Aufgabe angibt)
und einer Wählregel (beispielsweise einer Information, dis
die Möglichkeit der Benutzung einer der Betriebsmittel A und B entsprechend einem Verarbeitungsergebnis in einer gegebenen Aufgabe
angibt) wiedergegeben, so daß die Abfolgeinformation durch die Wählregel selbst dann wiedergegeben werden kann, wenn die
Betriebsmittelbenutzungsabfolge durch die Aufgabenausführungsabfolge nicht eindeutig festgelegt ist. Die Abfolgeregel gibt
lediglich die Möglichkeit der Betriebsmittelbenutzungsabfolge an, wobei nicht alle Betriebsmittel in der Benutzungsabfolgeinformation
bei der Ausführung der Aufgabe benötigt werden. Beispielsweise kann die Aufgabe, die eine Abfolgeregel bestimmt, die Betriebsmittel
A und B in dieser Abfolge in der Betriebsmittelbenutzungsabfolgeinformation
zu benutzen, nur die Betriebsmittel A oder B bei der tatsächlichen Ausführung der Aufgabe benutzen.
Wenn jedoch beide Betriebsmittel A und B benutzt werden, müssen die Betriebsmittel A zuerst benutzt werden.
Die Definitionseinheit 7 in der Vorverarbeitungseinheit 3 ruft die Betriebsmittelbenutzungsabfolgeinformation ab, die im Speicher
6 gespeichert ist,und entwickelt diese Information in der Betriebsmittelsperrabfolgetabelle 8 für jede Aufgabe.
Figur 2 zeigt die Betriebsmittelsperrabfolgetabelle 8. In dieser
Tabelle ist eine Betriebsmittelbenutzungsabfolge gespeichert,die für jede Aufgabe nach Maßgabe einer Definitionsinformation bestimmt
ist. In der Tabelle sind die Abfolgeregel und die Wählregel
durch Zeiger wiedergegeben. Ein Symbol Δ in einer Zeigerspalte
gibt an, daß der entsprechende Zeiger nicht benutzt wird. Beispielsweise kann die Aufgabe mit der Aufgabenidentifizierung
5 möglicherweise die Betriebsmittel C, A und B sperren,
wobei dann, wenn die Betriebsmittel C gesperrt sind, möglicherweise die Betriebsmittel A oder B gesperrt werden können,
ohne die Betriebsmittel C freizugeben. Auf der Grundlage der Adresse der Aufgabenidentifizierung 5 ist es bekannt, daß die
zuerst zu sperrenden Betriebsmittel die Betriebsmittel C sind, und auf der Grundlage des Inhalts des Abfolgezeigers in der Abfolgeregelspalte,
die den Betriebsmitteln C entspricht, ist es bekannt, daß in der Aufgabe 5 die Betriebsmittel B als nächstes
zu sperren sind. Auf der Grundlage des Inhalts des Wählzeigers, der in der Wählregelspalte der Betriebsmittel B gespeichert ist,
ist es bekannt, daß die Betriebsmittel A herausgenommen wurden und daß die Betriebsmittel B oder C anschließend an die Betriebsmittel
C zu sperren sind, was vom Verarbeitungsergebnis der Aufgabe 5 abhängt. Da sich weder in der Wählregelspalte noch in
der Abfolgeregelspalte der Betriebsmittel A ein Zeiger befindet, ist es bekannt, daß keine weitere Betriebsmittelsperrung
notwendig ist.
Der Tabellegenerator 9 in der Vorverarbeitungseinheit 3 nimmt andererseits auf die Betriebsmittelsperrabfolgetabelle 8 Bezug,
um die Aufgaben zu suchen, deren Betriebsmittelsperrabfolge wenigstens teilweise gleich ist. Die Suche erfolgt in der folgenden
Weise.
1. Für alle Gruppen aus zwei Betriebsmitteln in der Betriebsmittelsperrabfolge
für jede Aufgabe wird geprüft, ob die Abfolgeregel in jeder Gruppe aufgestellt ist und es werden
alle Gruppen mit aufgestellten Abfolgeregeln abgerufen.
2. Für die abgerufenen Betriebsmittelgruppen wird geprüft, ob es die gleiche Gruppe in der Sperrabfolge für eine andere
Aufgabenidentifizierung gibt, wobei dann, wenn das der Fall
ist, deren Abfolge überprüft wird,und dann, wenn das nicht
der Fall ist, die Aufgabenidentifzierung für diese Gruppe
als eine Aufgabenidentifizierung registriert wird, die eine
Möglichkeit einer Blockierung für die gesuchte Aufgabenidentifizierung
in der Informationstabelle 10 zum Verhindern einer Blockierung angibt.
3. Der obige Arbeitsvorgang wird für alle Aufgabenidentifizierungsgruppen
durchgeführt.
Figur 3 zeigt die Informationstabelle 10 zum Verhindern einer
Blockierung. Sie enthält die Information, die in der oben beschriebenen Weise gebildet wird.
Die in der oben beschriebenen Weise gebildete Information enthält die Aufgabenidentifizierungen derjenigen Aufgaben, die möglicherweise
zu einer Blockierung führen können. Da gemäß der Erfindung die Betriebsmittelbenutzungsabfolge für jede Aufgabe durch den
Anwender vor der Ausführung der Aufgabe eingegeben (definiert) wird, kann die Informationstabelle 10 zum Verhindern einer Blokkierung
gleichfalls vor der Ausführung der Aufgabe gebildet werden (off-line). Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
schreibt der Benutzer die Betriebsmittelbenutzungsabfolgeinformation über das Bedienungsfeld 5 in den Speicher 6 ein. Es ist
auch möglich, daß die CPU 2 die Aufgaben nach Maßgabe eines Programms analysiert, um die Betriebsmittelbenutzungsabfolgen der
Aufgaben zu bestimmen und sie in den Speicher 6 einzuschreiben.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Tabellengenerators 9 beschrieben.
Wie es in Figur 2 dargestellt ist, geht die Betriebsmittelsperrabfolge der Aufgabe mit der Aufgabenidentifizierung
von den Betriebsmitteln A auf die Betriebsmittel B über. Diese Gruppe von Betriebsmitteln A und B ist in allen vier anderen Aufgaben
enthalten. Von diesen wird die Abfolgeregel in den Aufgaben mit den Aufgabenidentifizierungen 2, 3 und 4 gebildet. Die Abfol-
S .:■. ■,-.■
ge der Betriebsmittel A und B für die Aufgabenidentifizierungen 2 und 3 ist gleich der für die Aufgabenidentifizierung 1, die
Abfolge für die Aufgabenidentifizierung 4 ist jedoch entgegengesetzt.
Wenn daher die Aufgabe mit der Aufgabenidentifizierung gleichzeitig mit der Aufgabe mit der Aufgabenidentifizierung 1
(oder 2 oder 3) ausgeführt wird, kann eine Blockierung auftreten. Für die Aufgabenidentifizierung 1 wird in der Informationstabelle
10 zur Vermeidung einer Blockierung die Identifizierung 4 eingeschrieben,
um anzuzeigen, daß die Aufgabe mit der Aufgabenidentifizierung 4 zu einer Blockierung führen kann.
Wie es in Figur 4 dargestellt ist, werden die Aufgaben mit den Aufgabenidentifizierungen 1 und 4 parallel ausgeführt, wobei
jede Aufgabe frei die Betriebsmittel sperren kann, wobei ohne die Durchführung der Ausführungssteuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
dann, wenn die beiden Aufgaben zu den dargestellten Zeitpunkten begonnen werden, beide Aufgaben in Bereitschaft
stehen und die Blockierung zum Zeitpunkt td auftritt.
Wie es in Figur 5 dargestellt ist, werden andererseits die Aufgaben
mit der gleichen Sperrabfolge, d.h. die Aufgaben mit den Identifizierungen 1 und 3 in Figur 2 parallel ausgeführt. In diesem
Fall tritt keine Blockierung auf, gleichgültig in welcher zeitlichen Abfolge die Aufgaben ausgeführt werden.
Dadurch daß vorher die Betriebsmittelbenutzungsabfolge für jede Aufgabe festgelegt wird, ist es somit möglich, vor der Ausführung
einer Aufgabe die Aufgabengruppen zu bestimmen, die möglicherweise mit einer anderen Aufgabe zu einer Blockierung führen
können. Das Ergebnis wird der Informationstabelle 10 zur Verhinderung der Blockierung zugeführt. Bevor jede Aufgabe begonnen
wird, wird auf diese Informationstabelle 10 Bezug genommen, wobei dann, wenn eine Aufgabe möglicherweise mit derjenigen
Aufgabe zu einer Blockierung führen kann, deren Ausführung nun begonnen wird, der Beginn der neuen Aufgabe ausgesetzt wird,
und die Blockierung nicht auftritt. Ein zusätzlicher Platz- oder Zeitbedarf zur Vermeidung der Blockierung bei der Ausführung
-κ-
der Aufgabe kann daher so gering wie möglich gehalten werden. Die Betriebsmittelsperrabfolgetabelle 8 in Figur 2 wird absichtlich
so gewählt, daß die Blockierung häufig auftritt. Bei der tatsächlichen parallelen Ausführung der Aufgaben kommt
es selten vor, daß Aufgabenidentifizierungen registriert werden, die die Möglichkeit eines häufigen Auftretens einer Blockierung
haben, wie es in Figur 3 dargestellt ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des ausschließlichen Steuerverfahrens für die Aufgabenausführung erläutert. Ein Ausführungsbeispiel
des Steuerverfahrens für die Aufgabenausführung in der Ausführungssteuereinheit 4 von Figur 1 wird im einzelnen
beschrieben.
Figur 6 zeigt das Flußdiagramm für eine Aufgabenbeginnanforderung
im Aufgabenverteiler 15. Wenn eine . 3eginnanforderung
für die Aufgabe 20 aufgegeben wird, wird die Aufgabenidentifizierung
in der Aufgabenwarteschlange 11 eingeschrieben und wird der Aufgabenverteiler 15 informiert, der die Aufgabenidentifizierung
von der Warteschlange 11 ausliest (Schritt 31),auf die Tabelle 10 zur Vermeidung einer Blockierung Bezug nimmt
und die Aufgabenidentifizierungen ausliest, die möglicherweise zu einer Blockierung führen können (Identifizierungen der Aufgaben,
die nicht parallel ausgeführt werden können) (Schritt 32). Wenn es wenigstens eine Aufgabe gibt, die nicht parallel ausgeführt
werden kann, wird im Schritt 33 auf die Aufgabenstatustabelle 13 Bezug genommen, um zu prüfen, ob die durch die Aufgabenidentifizierung
identifizierte Aufgabe, die nicht parallel ausgeführt werden kann, ausgeführt wird oder nicht (Schritt 34).
Die Aufgabenstatustabelle 13 hält die Information, die angibt,
ob jede Aufgabe ausgeführt wird oder nicht. Wenn wenigstens eine Aufgabe, die nicht parallel ausgeführt werden kann, ausgeführt
wird (dann besteht die Möglichkeit einer Blockierung, wenn die geforderte Aufgabe begonnen wird), was auf dem Ergebnis des
Schrittes 35 beruht, schreibt der Aufgabenverteiler 15 die Identifizierung
der geforderten Aufgabe in die Aufgabenwarteschlange 11 (Schritt 36). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
die Aufgabenidentifizierung am Ende der Aufgabenwarteschlange 11 eingeschrieben. Der Beginn der Aufgabe, die möglicherweise zu
einer Blockierung führt, wird somit so lange verzögert, bis der Aufgabenverteiler 15 das nächstemal informiert wird.
Wenn es andererseits bei der Prüfung im Schritt 33 keine Aufgabe gibt, die nicht parallel ausgeführt werden kann, oder wenn
bei der Prüfung im Schritt 35 keine gerade ausgeführte Aufgabe festgestellt wird, die nicht parallel ausgeführt werden kann,
wird die Arbeitsinformation für die geforderte Aufgabe in der
Aufgabenstatustabelle auf "in Ausführung begriffen" fortgeschrieben
und wird der Beginn der Aufgabe, die der Aufgabenidentifizierung entspricht, im Betriebssystem gefordert, um mit der
Ausführung der Aufgabe zu beginnen. Der Aufgabenverteiler 15 führt den oben beschriebenen Arbeitsablauf für alle Aufgaben
(Aufgabenidentifizierungen) aus, die in die Aufgabenwarteschlange 11 eingeschrieben sind.
Am Ende der Ausführung der Abfolge der Aufgaben (einschließlich des Endes durch einen Fehler) gibt die Aufgabe 20 die Aufgabenidentifizierung
dem Aufgabenverteiler 15 aus und informiert die Aufgabe 20 über das Ende. Der Aufgabenverteiler 15 schreibt die
Betriebsinformation über das Aufgabenende in der Aufgabenstatustabelle 13 auf "Halt" fort. Derselbe Arbeitsablauf wie der der
Beginnanforderung (siehe Fig.6) wird ausgeführt, da die Aufgaben
ausgeführt werden können, die für einen Beginn auf das Ende der Aufgabe warten.
Wie es oben beschrieben wurde, steuert der Aufgabenverteiler 15 die Aufgaben derart, daß diejenigen Aufgaben, die möglicherweise
zu einer Blockierung führen können, nicht parallel ausgeführt werden. Eine Blockierung zwischen den Aufgaben kann daher vollständig
selbst dann vermieden werden, wenn die Aufgabe der Reihe nach die Betriebsmittel sperrt.
Die begonnene und ausgeführte Aufgabe liefert andererseits die Aufgabenidentifizierung und die Betriebsmittelidentifizierung
der zu verwendenden Betriebsmittel dem Betriebsmittelverteiler 19 zum Zeitpunkt des Beginns der Benutzung der Betriebsmittel
(beispielsweise zum Zeitpunkt der Ausführung einer OPEN-Verarbeitung
einer Datei) um die Sperre der Betriebsmittel anzufordern.
Der Betriebsmittelverteiler 19 nimmt auf die entsprechende Betriebsmittelverteilungstabelle
18A/18B und 18C Bezug, um zu
prüfen, ob die der Betriebsmittelidentifizierung entsprechenden Betriebsmittel durch eine andere Aufgabe gesperrt sind oder nicht.
Die Betriebsmittelverteilungstabellen 18A, 18B und 18C enthalten eine Information darüber, ob die jeweiligen Betriebsmittel gesperrt
sind oder nicht,sowie die Identifizierungen der gesperrten
Aufgaben (allerdings nur dann, wenn sie gesperrt sind). Wenn eine andere als die Aufgabe, die die Sperre fordert, gesperrt
ist, hält der Betriebsmittelverteiler 19 die Aufgabe, die die Sperre fordert, in betriebsbereitem Zustand, bis die
Betriebsmittel freigegeben sind. Wenn die Betriebsmittel nicht gesperrt sind oder die Aufgabe, die die Sperre fordert,gesperrt
ist, wird die Sperrinformation der entsprechenden Betriebsmittel in der Betriebsmittelsperrinformationstabelle auf "gesperrt"
fortgeschrieben und ist das Sperren der Aufgabe erlaubt, die die Sperre fordert.
Am Ende der Benutzung der Betriebsmittel (beispielsweise beim Ausführen der Schließung einer Datei) gibt die Aufgabe andererseits
die Aufgabenidentifizierung und Identifizierung der Betriebsmittel, deren Benutzung beendet wurde,dem Betriebsmittelverteiler
19 aus, um die Freigabe der Betriebsmittel zu fordern.
Der Betriebsmittelverteiler 19 ändert die Sperrstatusinformation
der entsprechenden Betriebsmittel in der Betriebsmittelsperrtabelle
auf den Freigabezustand und bringt die Aufgabe, die bereitgestanden hat, durch das Freigeben der Betriebsmittel vom
Bereitschafts- auf den Ausführungszustand. In dieser Weise wird ein paralleler Zugriff zu Betriebsmitteln durch eine
Vielzahl von Aufgaben vermieden und eine Zerstörung der Datenintegrität in der Datenbank verhindert.
Wie es oben beschrieben wurde, ist die Ausführungssteuereinheit 4 mit der Tabelle 10 zur Vermeidung der Blockierung, der
Aufgabenstatustabelle und dem Aufgabenverteiler 15 versehen und verzögert die Einheit 4 den Beginn derjenigen Aufgabe, die
möglicherweise zu einer Blockierung führen kann, so daß eine Blockierung im Sperrsystem vermieden wird.
Da die Blockierung vermieden wird, müssen nur die zu benutzenden Betriebsmittel zum Zeitpunkt der Anfangs- oder Endanforderung
der Benutzung der Betriebsmittel gesperrt oder freigegeben werden, so daß keine Notwendigkeit besteht, die zu benutzenden
Betriebsmittel vor dem Beginn der Benutzung zu spezifizieren,
wie es beim Bündelsperrsystem der Fall ist. Wenn daher der
Anwender das Programm entwickelt, muß er das Sperren und Freigeben der Betriebsmittel nicht in Betracht ziehen.
Figur 7A und 7B zeigen einen Vergleich der Betriebsmittelsperrintervalle
durch die Aufgaben beim bekannten Bündelsperrsystem (Figur 7A) und beim erfindungsgemäßen System (Figur 7B).
Gemäß der Erfindung ist das Betriebsmittelsperrintervall durch die Aufgabe kürzer, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, daß
eine Aufgabe auf die Freigabe der Betriebsmittel warten muß, und ist die Möglichkeit der Parallelverarbeitung verbessert.
Da im Vergleich mit dem Rückstellsystem das erfindungsgemäße System die Wiederherstellungszeit aus der Blockierung nicht benötigt,
da die Blockierung nicht auftritt, wird das Ansprechvermögen der Aufgabe nicht merklich beeinträchtigt. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel verwendet die Aufgabe die Betriebsmittel in einer bestimmten Benutzungsabfolge. Wenn die Möglich-
keit besteht, daß die Betriebsmittel in einer anderen als der festgelegten Benutzungsabfolge benutzt werden, kann der Betriebsmittelverteiler
19 auf die Betriebsmittelsperrabfolgetabelle
Bezug nehmen, um die Benutzungsabfolge zu prüfen, wenn die Betriebsmittel geprüft werden, um zu vermeiden, daß die Aufgabe
die Betriebsmittel in einer falschen Abfolge benutzt.
Obwohl das ausschließliche Sperrsystem, das die Betriebsmittel ausschließlich unter den Aufgaben sperrt, beschrieben wurde,
können die Aufgaben auch auf Retrival-Aufgaben begrenzt sein und kann ein gemeinsam genutztes Sperrsystem verwandt werden,
bei dem die Betriebsmittel gleichzeitig gesperrt warden ?-3nnei;
In diesem Fall wird ein Sperrmodus (ausschließlich/gemeinsam) in der Betriebsmittelsperrabfolge definiert und v?ird die Aufgabe,
die möglicherweise zu einer Blockierung führen kann, mic
der zusätzlichen Bedingung bestimmt, daß ein Bereitschaftszu™
stand nicht auftritt, wenn beide im gemeinsamen Sperrmodus sind. In dieser Weise wird eine ausschließliche Steuerung mit großen
Möglichkeiten der Parallelverarbeitung erzielt.
Wie es oben beschrieben wurde, wird bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum ausschließlichen Steuern der Datenbank die ausschließliche
Steuerung ohne Blockierung erreicht. Da eine kleinste Anzahl der Betriebsmittel, die für die Ausführung der Aufgabe
notwendig ist, gesperrt wird, wird eine Abnahme des Ansprechvermögens der Aufgabe und eine Abnahme der Fähigkeit der Parallelverarbeitung
so gering wie möglich gehalten. Da die ausschließliche Steuerung automatisch bewirkt wird, muß der Anwender die
Betriebsmittel nicht sperren oder freigeben und sind die Produktivität und die Zuverlässigkeit der Programmierung verbessert.
Claims (14)
1. Verfahren zum Verhindern einer Blockierung in einem Datenbank-Verwaltungssystem
eines Rechners, in dem eine Vielzahl von Aufgaben eine Vielzahl von Betriebsmitteln in der Datenbank
gemeinsam benutzt und parallel ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechner vor der Ausführung
der Aufgaben eine Benutzungsabfolge der von jeder Aufgabe zu benutzenden Betriebsmittel eingegeben wird, die Möglichkeit einer
Blockierung durch die gemeinsame Nutzung der Betriebsmittel unter den Aufgaben für jede Aufgabe auf der Grundlage der Information
über die eingegebene Betriebsmittelbenutzungsabfolge vor der Ausführung der Aufgaben geprüft und eine erste Tabelle erstellt
wird, die das Prüfungsergebnis enthält, auf die erste Tabelle auf eine Beginnanforderung von der Aufgabe ansprechend Bezug genommen
wird, um zu prüfen, ob die Aufgabe, die die Beginnanforderung ausgegeben hat, möglicherweise zu einer Blockierung führt,
STREIIL SCIIÜBEL-HOPF GROEMINO SCHULZ
I'.VTKXTA.WV'ÄI/rH Kl.'KOPBAN PATENT ATTOKNKYS 3611223
~2~
und der Beginn der Aufgabe, die die Beginnanforderung ausgegeben hat/ verzögert wird, wenn die Aufgabe möglicherweise zu
einer Blockierung führt,und im anderen Fall der Beginn der Aufgabe
gewährt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -
ζ e i c h η e t, daß ein Sperrzustand der Betriebsmittel auf
eine Betriebsmittelbenutzungsanforderung von der den Beginn fordernden Aufgabe ansprechend geprüft wird, deren Beginn gewährt
wurde,und daß die den Beginn fordernde Aufgabe einem betriebsbereiten
Zustand zugeführt wird, wenn die durch die den · Beginn fordernde Aufgabe zu benutzenden Betriebsmittel aufgrund
der Benutzung durch eine andere Aufgabe gesperrt sind,und im anderen
Fall zugelassen wird, daß die den Beginn fordernde Aufgabe diese Betriebsmittel sperrt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erstellung der ersten Tabelle die
Möglichkeit der Blockierung dadurch untersucht wird, daß geprüft wird, ob eine der Benutzungsabfolge von beliebigen zwei Betriebsmitteln
in jeder Aufgabe umgekehrte Benutzungsabfolge in anderen Aufgaben vorhanden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über die Benutzungsabfolge
der Betriebsmittel, die durch jede Aufgabe zu benutzen sind, im Betriebsmittelbenutzungsabfolgeeingabeschritt eine Vielzahl von
Informationsgruppen einschließt, von denen jede eine Information über die zu benutzenden Betriebsmittel, eine Information über die
als nächste zu benutzenden Betriebsmittel und eine Information über die Betriebsmittel enthält, die nach Maßgabe des Arbeitsablauf zustandes der Aufgabe gewählt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebsmittelbenutzungsabfolgeeingabeschritt die
Information über die Benutzungsabfolge der Betriebsmittel, die durch jede Aufgabe zu benutzen sind, auf der Grundlage einer vor
außen durch einen Anwender eingegebene Information ersteilt wird.
6. Vorrichtung zum Verhindern einer Blockierung in einem Datenbank-Verwaltungssystem,
in dem eine Vielzahl von Aufgaben gemeinsam eine Vielzahl von Betriebsmitteln in der Datenbank benutzt
und parallel ausgeführt wird, gekennzeichnet
durch eine erste Speichereinrichtung (17A,17B,17C), dia eine Vißlzahl
von Betriebsmitteln speichert, eine zv/eite Speichereinrichtung (6), die eine Information über die Benutzungsabfolge der
Betriebsmittel, die durch jede Aufgabe zu benutzen sind, vor der Ausführung der Aufgaben speichert, eine Vorverarbeitungseinheit
(3), die mit der zweiten Speichereinrichtung verbunden ist und eine Information über die Möglichkeit einer Blockierung aufgrund
der gemeinsamen Benutzung der Betriebsmittel unter den Aufgaben auf der Grundlage der Information über die Benutzungsabfolge, die
in der zweiten Speichereinrichtung gespeichert ist, vor der Ausführung
der Aufgaben erstellt, und eine Ausführungssteuereinheit
(4), die mit der ersten Speichereinrichtung und der Vorverarbeitungseinheit verbunden ist und auf eine Beginnanforderung von der
Aufgabe ansprechend auf der Grundlage der Information von der Vorverarbeitungseinheit
prüft, ob die den Beginn fordernde Aufgabe möglicherweise zu einer Blockierung führt,und den Beginn der Aufgabe
verzögert, wenn die den Beginn fordernde Aufgabe mit der Möglichkeit einer Blockierung verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverarbeitungseinheit eine Einrichtung
(7), die mit der zweiten Speichereinrichtung verbunden ist und eine Sperrabfolge der Betriebsmittel für jede Aufgabe auf
der Grundlage der Information über die Betriebsmittelbenutzungsabfolge festlegt, die in der zweiten Speichereinrichtung gespei-
chert ist, eine Betriebsinittelsperrabfolgetabelle (8), die mit
der die Sperrabfolge bestimmenden Einrichtung verbunden ist und die Information über die Betriebsmittelsperrabfolge für jede
Aufgabe speichert,und einen Tabellengenerator (9) enthält, der
mit der Betriebsmittelsperrabfolgetabelle verbunden ist und die Information über die Möglichkeit einer Blockierung aufgrund der
gemeinsamen Benutzung der Betriebsmittel unter den Aufgaben aufgrund der Information erstellt, die vor der Ausführung der Aufgaben
in der Betriebsmittelsperrabfolgetabelle gespeichert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die AusführungsSteuereinheit eine Informationstabelle
(10) zur Verhinderung einer Blockierung, die mit dem Tabellengenerator der Vorverarbeitungseinheit verbunden ist
und die Information über die Möglichkeit einer Blockierung aufgrund der gemeinsamen Benutzung der Betriebsmittel unter den
Aufgaben speichert, die durch den Tabellengenerator gebildet wird, eine dritte Speichereinrichtung (20), die eine Vielzahl
von Aufgabenprogrammen (TASK 1, TASK 2, TASK 3) speichert,und einen Aufgabenverteiler (15) enthält, der mit der Informationstabelle zum Verhindern einer Blockierung und der dritten Speichereinrichtung
verbunden ist, um auf die Informationstabelle zum Verhindern der Blockierung auf eine Beginnanforderung von
der Aufgabe ansprechend Bezug zu nehmen, zu prüfen, ob die den Beginn fordernde Aufgabe möglicherweise zu einer Blockierung
führt, und den Beginn der Aufgabe zu verzögern, wenn die den Beginn
fordernde Aufgabe mit der Möglichkeit einer Blockierung verbunden ist, und im anderen Fall den Beginn der Aufgabe zu gewähren
.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Betriebsmittelverteilungstabelleneinrichtung (18A,
18B,18C), die mit den Betriebsmitteln verbunden ist und die Information
über den Sperrzustand der jeweiligen Betriebsmittel speichertf und einen Betriebsmittelverteiler (19), der auf die
Betriebsmittelverteilungstabelleneinrichtung auf eine Betriebsmittelsperranforderung
von der Aufgabe ansprechend Bezug nimmt und die fordernde Aufgabe in einen betriebsbereiten Zustand
bringt, wenn die Aufgabe aufgrund der Benutzung durch eine andere Aufgabe gesperrt ist,und im anderen Fall gestattet, daß
die Aufgabe die Betriebsmittel sperrt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die AusführungsSteuereinheit eine Aufgabenwarteschlangeneinrichtung
(11) enthält, die mit dem Aufgabenverteiler
verbunden ist, Aufgabenidentifizierungen der zu beginnenden Aufgaben speichert und die Beginnanforderungen der Aufgaben,
die den gespeicherten Aufgabenidentifizierungen entsprechen, dem Aufgabenverteiler in der Reihenfolge der gespeicherten
Aufgabenidentifizierungen ausgibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabenverteiler in der Aufgabenwarteschlangeneinrichtung
die Aufgabenidentifizierung speichert, die der Aufgabe entspricht, die die Beginnanforderung ausgegeben hat,
wenn der Beginn der Aufgabe zu verzögern ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverarbeitungseinheit die Möglichkeit
einer Blockierung dadurch prüft, daß überprüft wird, ob eine der Benutzungsabfolge von zwei Betriebsmitteln in jeder Aufgabe umgekehrte
Benutzungsabfolge in einer anderen Aufgabe vorhanden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmittelsperrabfolgetabelle in
den Speicherbereichen für die jeweiligen Aufgaben eine Vielzahl von Informationsgruppen enthält, von denen jede einen Speicherplatz
zum Speichern der Information über die zu benutzenden Betriebsmittel, einen Abfolgezeiger zum Angeben eines Speicherplatzes,
an dem die Information über die als nächstes zu benutzen-
den Betriebsmittel gespeichert ist, und einen Wählzeiger zum Anzeigen eines Speicherplatzes enthält, an dem die nach Maßgabe
des Arbeitsablaufzustandes der Aufgabe gewählten Betriebsmittel gespeichert sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Eingabeeinrichtung (5), die mit der zweiten Speichereinrichtung
verbunden ist und es dem Anwender erlaubt, eine Information über die Benutzungsabfolge der Betriebsmittel einzugeben,
die für jede Aufgabe zu benutzen sind.
Applications Claiming Priority (1)
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