JP2002278820A - データベース管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】分散環境でのレプリケーションを行う場合に、
データベースの変更を効率良く行う。 【解決手段】マスターサーバ２１に格納したベースファ
イルを定期的にマスターサーバ２１から他の１つまたは
複数のサーバ３１またはクライアント２２に転送するこ
とにより更新伝播を行い、マスターサーバ２１以外のサ
ーバまたはクライアントにマスターサーバと同じ機能を
備える必要なく、データベースの変更効率良く行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ネットワーク複
数の機器を接続し、複数の分散データベースを管理する
データベース管理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】分散コンピュータシステムは、ローカル
・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワー
ク（ＷＡＮ）によって複数のコンピュータシステムを接
続することによって作成される。接続したコンピュータ
システムのそれぞれは、通常、ＣＰＵと入出力装置及び
記憶装置を有する。接続したコンピュータシステムの機
能によって、サーバとクライアントに分けることができ
る。通常サーバはより強力なＣＰＵ、大容量の記憶装置
を有し、クライアントにサービスを提供する。分散コン
ピュータシステムでは、サーバに資源を集中することに
よって、クライアントの負荷の軽減、データの一元管理
等が行える等の長所がある。しかし、それぞれのコンピ
ュータシステムを接続するネットワークに障害が発生し
た場合や、サーバが停止した場合などサービスが停止し
てしまうことになる。さらに広域ネットワークを介する
データのアクセスは、コストが高くなり、アクセス時間
が増加する可能性がある。

【０００３】そこで、分散コンピュータシステムの可用
性と信頼性を高めるための手法の1つとして、複数のサ
ーバにデータを複写する方法が考えだされた。この方法
により、クライアントは、ネットワークセグメントごと
に異なるサーバにアクセスでき、広域ネットワークの障
害から回避することができる。

【０００４】ここで、データベース管理システムはデー
タを記憶装置上のファイルに格納しているあるクライア
ントから更新トランザクションが発行され、一部のデー
タが更新されると、データの一貫性を保証するために版
管理と呼ばれる機構を使用する。版管理とは、ファイル
の一部または全部（通常はページ単位）を更新用のファ
イルと参照用のファイルに複写し、他のクライアントが
更新途中の一貫性のないデータを参照できないようにす
るものである。また、一貫性を持ったデータの組を版と
呼ぶ。版管理を行う場合、ベースファイル、バージョン
プールファイル及びバージョンマップファイルの３種類
のファイルを使用する。

【０００５】ベースファイルは版を構成するにあたって
基本となるページを格納する。バージョンプールファイ
ルは更新トランザクションによる更新対象となるページ
の更新前、または更新後のページイメージを格納する。
バージョンマップファイルは版を構成するページの識別
子と、ベースファイル及びバージョンプールファイルを
構成するページの識別子との対応づけを行うための管理
情報を格納する。

【０００６】また、バージョンプールファイルには、更
新前後のどちらのページを格納するかによって、更新前
のページイメージを格納するビィフォーイメージ（Befo
re Image）方式と更新後のページイメージを格納するア
フターイメージ（After Image）方式の2つの格納方式が
ある。

【０００７】上記バージョンプールファイルの２つの格
納方式について説明する。ここで、ファイルは識別子
１，２，３，４のページで構成される。Ｔ１は参照トラ
ンザクションを表すものとする。Ｔ２は更新トランザク
ションで、識別子１，３のページを更新するものとす
る。Ｔ３は更新トランザクションで、識別子１，２のペ
ージを更新するものとする。

【０００８】ビィフォーイメージ方式を図７を参照して
説明する。図７（ａ）はベースファイル５１、（ｂ）は
バージョンプールファイル５２、（ｃ）はバージョンマ
ップファイル５３を示す。また、バージョンマップファ
イル５３で示す１，２，３，４はそれぞれページの識別
子を表す。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれページを表し、横
線でマスクされたものは、更新されたページを表す。Ｔ
１は参照トランザクション、Ｔ２は識別子１，３のペー
ジを更新する更新トランザクションを表す。Ｔ３は識別
子１，２のページを更新する更新トランザクションを示
す。ここで、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の順にトランザクション
が発生したとする。

【０００９】Ｔ１は参照トランザクションであり、ベー
スファイル５１に存在するページにアクセスする。次に
Ｔ２は更新トランザクションで識別子１，３のページを
更新する。更新トランザクションＴ２はベースファイル
５１のページＡ，Ｃをバージョンプールファイル５２の
ページＸ，Ｚにコピーし、ベースファイル５２のページ
Ａ，Ｃを更新する。そのとき参照トランザクションＴ１
の参照するページもＸ，Ｚに変更する。次に更新トラン
ザクションＴ３は識別子１，２のページを更新する更新
トランザクションなので、ベースファイル５１のページ
Ａ，Ｂをバージョンプールファイル５２のページＸ，Ｙ
にコピーするが、ベースファイル５１のページＡはすで
にコピー済みなのでベースファイル５２にページＢのみ
をコピーし、ベースファイル５２のページＢを更新す
る。そのとき更新トランザクションＴ１，Ｔ２の参照す
るページもバージョンプールファイル５２のページＹに
変更する。これによりバージョンマップファイル５３
は、（ｃ）で示すようになる。

【００１０】同様にアフターイメージ方式を、図８を参
照して説明する。図８（ａ）はベースファイル５１、
（ｂ）はバージョンプールファイル５２、（ｃ）はバー
ジョンマップファイル５３を示す。Ｔ１は参照トランザ
クションなので、ベースファイル５１に存在するページ
にアクセスする。次に更新トランザクションＴ２は識別
子１，３のページを更新する更新トランザクションなの
で、ベースファイル５１のページＡ，Ｃをバージョンプ
ールファイル５２のページＸ，Ｚにコピーし、バージョ
ンプールファイル５２のページＸ，Ｚを更新する。次に
更新トランザクションＴ３は識別子１，２のページを更
新する更新トランザクションなので、ベースファイル５
１のページＡ，Ｂをバージョンプールファイル５２のペ
ージＸ，Ｙにコピーするが、ベースファイル５１のペー
ジＡはすでにコピー済みなので、ベースファイル５１の
ページＢのみをコピーし、バージョンプールファイル５
２のページＹを更新する。これによりバージョンマップ
ファイル５３は、（ｃ）で示す状態になる。

【００１１】複数のサーバで同時に同じデータを更新し
た場合は、データの一貫性を保証することはできなくな
るので、データの一貫性を保証するためには、更新可能
なデータは１つのサーバ上に置かなければならない。更
新伝播を行うシステムでは、更新も行えるマスターサー
バと、参照のみのスレーブサーバとに分けることができ
る。更新伝播を行うには、マスターサーバ上で行った更
新のログを1つまたは複数のスレーブサーバに転送し、
同じ更新を実行するという手法がとられる。

【００１２】ここで、上記アフターイメージ方式を採用
して、データベース管理を行う場合のマスタサーバの動
きを図９のフローチャートを参照して説明する。マスタ
ーサーバではデータ更新要求があると（ステップＳ３
１）、データを更新した後にその更新ログをスレーブサ
ーバに送信する（ステップＳ３２）。マスターサーバで
は、停止要求があるまでこの動作を繰り返す（ステップ
Ｓ３３）。

【００１３】次に、アフターイメージ方式を採用して、
データベース管理を行う場合の従来のスレーブサーバの
動きを図１０のフローチャートを参照して説明する。ス
レーブサーバは、マスターサーバから更新ログが送られ
てくると（ステップＳ４１）、当該更新ログに係るベー
スファイルに対する参照トランザクションが存在するか
否かを判別する。かかる参照トランザクションが存在し
ない場合（ステップＳ４２）、スレーブサーバは更新ロ
グを元にベースファイルを更新する（ステップＳ４
３）。スレーブサーバはこの動作を停止要求を受ける場
で繰り返す（ステップＳ４５）。このように、マスター
サーバの更新ログを元にスレーブサーバのベースファイ
ルを更新するので、データの一貫性を保つことができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、更新ロ
グを用いる方法では、スレーブサーバ上にもマスターサ
ーバと同等な機能を有するデータベース管理システムが
存在することになり、マスターサーバと同等な強力なＣ
ＰＵを有しなければならない。

【００１５】この発明は係る短所を改善し、分散環境で
のレプリケーションを行う場合のデータベースの変更を
効率良く行い、システム構成上の費用低減を図ることが
できるデータベース管理システムを提供することを目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るデータベ
ース管理システムは、ビィフォーイメージ（Before Ima
ge）方式の版管理を行うデータベース管理システムにお
いて、マスターサーバに格納したベースファイルを定期
的にマスターサーバから他の１つまたは複数のサーバま
たはクライアントに転送することにより更新伝播を行
い、マスターサーバ以外のサーバまたはクライアントに
マスターサーバと同じ機能を備える必要をなくす。

【００１７】また、アフターイメージ方式の版管理を行
うデータベース管理システムにおいて、ベースファイル
への更新が反映されると、その更新されたベースファイ
ルをマスターサーバから他の１つまたは複数のサーバま
たはクライアントに転送することにより更新伝播を行
い、マスターサーバ以外のサーバまたはクライアントに
マスターサーバと同じ機能を備える必要をなくす。

【００１８】さらに、マスターサーバに格納したベース
ファイルの更新されたページのみを更新伝播して、転送
データ量を少なくする。

【００１９】また、版管理を行うデータベース管理シス
テムにおいて、マスターサーバに格納したファイルをマ
スターサーバから他の１つまたは複数のサーバまたはク
ライアントに転送することにより更新伝播を行い、マス
ターサーバ以外のサーバまたはクライアントにマスター
サーバと同じ機能を備える必要をなくす。

【００２０】さらに、マスターサーバに格納したファイ
ルの更新されたページのみを更新伝播して転送データ量
を少なくする。

【００２１】このように分散環境でのレプリケーション
を行う場合、更新ログでマスターサーバのデータベース
の変更を、版管理されているファイルまたはページ単位
で更新させる。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明のデータベース管理シス
テムは、例えば図１に示すように広域ネットワーク（以
下、「ＷＡＮ」という。）１、ＷＡＮ１を介して接続し
たローカルエリアネットワーク（以下、「ＬＡＮ」とい
う。）２，３，４を備える。ＬＡＮ２上には、マスタサ
ーバ２１及びクライアント２２ａ〜２２ｎが接続してい
る。ＬＡＮ３上にはスレーブサーバ３１及びクライアン
ト３２ａ〜３２ｎが接続され、ＬＡＮ４上にはスレーブ
サーバ４１及びクアイアント４２ａ〜４２ｎが接続して
いる。

【００２３】マスタサーバ２１は、図２に示すようにＣ
ＰＵ２１１、版管理装置２１２、記憶装置２１３、入力
装置２１４、表示装置２１５及びネットワーク制御装置
２１６を有する。ＣＰＵ２１１はマスターサーバ２１全
体の動作を制御する。ここで、ＣＰＵ２１１は複数あっ
ても良い。版管理装置２１２はファイル更新部２１２ａ
と更新伝播部２１２ｂを備える。ファイル更新部２１２
ａは記憶装置２１３に記憶したデータの更新を行う。更
新伝播部２１２ｂは、記憶装置２１３に記憶したデータ
を定期的にスレーブサーバ３１，４１にネットワーク制
御部２１６を介して送信する。記憶装置２１３はベース
ファイル２１３ａ、バージョンプールファイル２１３ｂ
及びバージョンマップファイル２１３ｃを備える。ベー
スファイル２１３ａは版を構成するにあたって基本とな
るページを格納する。バージョンプールファイル２１３
ｂは更新トランザクションによる更新対象となるページ
の更新前、又は更新後のページイメージを格納する。バ
ージョンマップファイル２１３ｃは版を構成するページ
の識別子と、ベースファイル及びバージョンプールファ
イルを構成するページの識別子との対応づけを行うため
の管理情報を格納する。入力装置２１４はキーボード及
びマウスを備え、各種の操作を入力する。表示装置はデ
ィスプレイを備える。ネットワーク制御部２１６はＬＡ
Ｎ２，３，４を介した通信制御を行う。

【００２４】スレーブサーバ３１は、図３のブロック図
に示すようにＣＰＵ３１１、版更新制御装置３１２、記
憶装置３１３、入力装置３１４、表示装置３１５及びネ
ットワーク制御装置３１６を有する。ＣＰＵ３１１はス
レーブサーバ３１全体を制御する。版更新制御装置３１
２はファイル更新制御部３１２ａ及び更新受信部３１２
ｂを備える。ファイル更新制御部３１２ａは、更新受信
部３１２ｂがファイル更新情報を受けると、参照トラン
ザクションが存在しないことを確認し、記憶装置３１３
に格納したデータを更新する。更新受信部３１２ｂはネ
ットワーク制御部３１６を介してマスタサーバ２１から
更新情報を受信する。

【００２５】上記のように構成したデータベース管理シ
ステムがビィフォーイメージ方式で版管理を行う場合の
マスタサーバ２１の動作について、図４のフローチャー
トを参照して説明する。

【００２６】更新伝播部２１２ｂは、更新伝播するタイ
ミングになるのを待ち、更新タイミングになると（ステ
ップＳ１）、更新トランザクションの存在を調べる（ス
テップＳ２）。更新伝播部２１２ｂは、更新トランザク
ションが存在しないことを確認してから、スレーブサー
バ３１，４１へベースファイルを送信する（ステップＳ
３）。版管理がビィフォーイメージ方式の場合、ベース
ファイルを更新するので、データの一貫性を保証するに
は、更新トランザクションが存在していない必要があ
る。更新伝播部２１２ｂは、更新伝播の停止要求がある
まで上記動作を繰り返す（ステップＳ４）。

【００２７】次に、ビィフォーイメージ方式で版管理を
行う場合のスレーブサーバ３１の動作について、図５の
フローチャートを参照して説明する。

【００２８】スレーブサーバ３１はマスターサーバ２１
からベースファイルが送られてくるのを待つ。マスタサ
ーバ２１からベースファイルが送られてきて更新受信部
３１２ｂがそのベースファイルを受信すると（ステップ
Ｓ１１）、ファイル更新制御部３１２ａは参照トランザ
クションの存在を調べる（ステップＳ２）。参照トラン
ザクションが存在しないと、ファイル更新制御部３１２
ａは、ベースファイルを置き換える（ステップＳ１
３）。ベースファイル全体を置き換えるので、参照され
ていないことを保証する必要がある。このように、更新
ログを送信する代わりにベースファイルを送信するの
で、スレーブサーバ３１，４１にマスタサーバ２１と同
等のファイル更新機能を備える必要がなく、スレーブサ
ーバ３１，４１の構成を簡単にすることができる。な
お、スレーブサーバ３１，４１を備えない場合はクライ
アント３２ａ〜３２ｎ、４２ａ〜４２ｎで上記動作を実
現するようにしてもよい。

【００２９】次に、データベース管理システムがアフタ
ーイメージ方式で版管理を行う場合のマスタサーバ２１
の動作について、図６のフローチャートを参照して説明
する。

【００３０】マスターサーバ２１の更新伝播部２１２ｂ
は、いずれかの更新トランザクションが終了するのを待
つ。いずれか一つ以上の更新トランザクションが終了す
ると（ステップＳ２１）、更新伝播部２１２ｂは、ベー
スファイルをスレーブサーバ３１，４１に転送する（ス
テップ２２）。アフターイメージで版管理を行う場合、
ベースファイルの一貫性は常に保たれているので、更新
トランザクションが終了し、ベースファイルへの反映が
完了した時点で、スレーブサーバ３１，４１にベースフ
ァイルを転送することができる。更新伝播部２１２ｂは
更新伝播停止要求を受けるまで上記動作を繰り返す（ス
テップＳ２３）。スレーブサーバの動作は、既に説明し
たビィフォーイメージの場合の動作と同じである。この
ように、ベースファイルを送信することにより、アフタ
ーイメージで版管理を行う場合においてもスレーブサー
バ３１，４１にマスタサーバ２１と同等のファイル更新
機能を備える必要がなく、スレーブサーバ３１，４１の
構成を簡単にすることができる。

【００３１】上記ビィフォーイメージ方式で版管理を行
う場合及びアフターイメージ方式で版管理を行う場合に
おいて、マスタサーバ２１はベースファイルのみを送信
していたが、ベースファイルのほかにバージョンマップ
ファイル及びバージョンプールファイルを送信し、スレ
ーブサーバ３１，４１でベースファイル、バージョンマ
ップファイル及びバージョンプールファイルを更新する
ようにしても良い。これにより、さらにデータの一貫性
を保つことができるようになるとともに、マスタサーバ
２１のバックアップが確実になる。

【００３２】さらに、マスタサーバ２１からベースファ
イルを送信し、スレーブサーバ３１，４１でベースファ
イルを置き換える代わりに、マスタサーバ２１が更新さ
れたページのみを送信し、スレーブサーバ３１,４１で
そのページだけを置き換えるようにしても良い。この場
合、ベースファイル中で更新された部分を検出するプロ
セスが含まれる。更新したページを検出する方法である
が、例えばページごとに更新されているかどうかのフラ
グを設定し、更新伝播後にそのフラグをリセットする処
理を加える。なお、スレーブサーバ３１，４１において
は、全ての参照トランザクションが存在しないことを確
認するのではなく、受信したページを参照している参照
トランザクションが存在しないとこを確認すればよい。
これにより、送信データ量を減らすことができるととも
に、参照トランザクションの終了待ち時間を減らすこと
ができる。

【００３３】このように、更新ログでマスターサーバ２
１のデータベースの変更をスレーブサーバ３１，４１に
反映するよりも、版管理されているファイルまたはペー
ジ単位で更新を反映できれば、効率的であり、スレーブ
サーバ３１，４１のコンピュータのスペックを低くする
ことができ、全体のコストを下げることができる。

【００３４】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、ビィフ
ォーイメージ方式の版管理を行うデータベース管理シス
テムにおいて、マスターサーバに格納したベースファイ
ルを定期的にマスターサーバから他の１つまたは複数の
サーバまたはクライアントに転送することにより更新伝
播を行うので、データベースの変更を効率良く行うこと
ができ、マスターサーバ以外のサーバ又はクライアント
でマスターサーバと同等の更新機能を備える必要がなく
なり、マスターサーバ以外のサーバ又はクライアントの
装置構成を簡単にすることができる。

【００３５】また、アフターイメージ方式の版管理を行
うデータベース管理システムにおいて、ベースファイル
への更新が反映されると、その更新されたベースファイ
ルをマスターサーバから他の１つまたは複数のサーバま
たはクライアントに転送することにより更新伝播を行う
ので、データベースの変更を効率良く行うことができ、
アフターイメージ方式の版管理を行うデータベース管理
システムにおいてもマスターサーバ以外のサーバ又はク
ライアントの装置構成を簡単にすることができる。

【００３６】また、版管理を行うデータベース管理シス
テムにおいて、更新したデータに係るファイルをマスタ
ーサーバから他の１つまたは複数のサーバまたはクライ
アントに転送することにより更新伝播を行うので、マス
ターサーバ以外のサーバ又はクライアントの装置構成を
簡単にすることができるとともに、マスターサーバのバ
ックアップをリアルタイムに採ることができる。

【００３７】さらに、マスターサーバに格納したファイ
ルの更新されたページのみを更新伝播するので、通信デ
ータ量を少なくすることができる。

【００３８】また、アフターイメージ方式の版管理を行
うデータベースシステムにおいてマスターサーバに格納
したファイルの更新されたページのみを更新伝播するの
で、活動中の参照トランザクションチェックをそのペー
ジにかかわるベースファイルに限定でき、参照トランザ
クションの終了待ち時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ネットワーク構成図である。

【図２】マスターサーバのブロック図である。

【図３】スレーブサーバのブロック図である。

【図４】マスターサーバの動作を示すフローチャートで
ある。

【図５】スレーブサーバの動作を示すフローチャートで
ある。

【図６】マスターサーバの動作を示すフローチャートで
ある。

【図７】ビィフォーイメージ方式のファイルの構成図で
ある。

【図８】アフターイメージ方式のファイルの構成図であ
る。

【図９】マスターサーバの従来の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１０】スレーブサーバの従来の動作を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１：ＷＡＮ、２：ＬＡＮ、３：ＬＡＮ、４：ＬＡＮ、２
１：マスターサーバ、２２，３２：クライアント、３
１：スレーブサーバ、４１：スレーブサーバ、２１２：
版管理装置、２１３：記憶装置、２１６：ネットワーク
制御装置、３１２：版更新制御装置、３１３：記憶装
置、２１２ａ：ファイル更新部、２１２ｂ：更新伝播
部、２１３ａ：ベースファイル、２１３ｂ：バージョン
プールファイル、２１３ｃ：バージョンマップファイ
ル、３１２ａ：ファイル更新制御部、３１２ｂ：更新受
信部、３１３ａ：ベースファイル、３１３ｂ：バージョ
ンプールファイル、３１３ｃ：バージョンマップファイ
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹川 弘志 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 池田 哲也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 前田 薫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 5B045 BB47 DD16 DD17 5B075 KK04 KK25 KK34 NR03 NR20 5B082 DE02 GB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビィフォーイメージ（Before Image）方
   式の版管理を行うデータベース管理システムにおいて、
   マスターサーバに格納したベースファイルを定期的にマ
   スターサーバから他の１つまたは複数のサーバまたはク
   ライアントに転送することにより更新伝播を行う更新伝
   播部を有することを特徴とするデータベース管理システ
   ム。
2. 【請求項２】 アフターイメージ（After Image）方式
   の版管理を行うデータベース管理システムにおいて、ベ
   ースファイルへの更新が反映されると、その更新された
   ベースファイルをマスターサーバから他の１つまたは複
   数のサーバまたはクライアントに転送することにより更
   新伝播を行う更新伝播部を有することを特徴とするデー
   タベース管理システム。
3. 【請求項３】 版管理を行うデータベース管理システム
   において、更新したデータに係るファイルをマスターサ
   ーバから他の１つまたは複数のサーバまたはクライアン
   トに転送することにより更新伝播を行う更新伝播部を有
   することを特徴とするデータベース管理システム。
4. 【請求項４】 上記更新伝播部はマスターサーバに格納
   したファイルの更新されたページのみを更新伝播する請
   求項１，２又は３のいずれかに記載のデータベース管理
   システム。