JP2745481B2

JP2745481B2 - 並列データベースにおける分散されたリクエストの管理方法及びシステム

Info

Publication number: JP2745481B2
Application number: JP6295391A
Authority: JP
Inventors: ダニエル・ジェイ・コイル、ジュニア; アミイ・チャン; ティモシー・アール・マルケムス; ウォルター・ジィ・ウィルソン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: DE69423076D1; EP0657813B1; JPH08153027A; DE69423076T2; US5630124A; EP0657813A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は並列または同種の（homo
geneous）分散型データベースに関し、特に並列データ
ベース上におけるトランザクション内の分散された更新
リクエストをサポートし、その原子性（atomicity）を
保証する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】分散型データベース・システムは、複数
のコンピュータをリンクする通信ネットワーク上におい
て実施される。データベース自身が個々のコンピュータ
間で分割される。あるコンピュータ上で実行されるアプ
リケーション・プログラムからのデータベース・リクエ
ストがネットワークを介して、１つまたは複数の遠隔コ
ンピュータに送信される。こうしたリクエストを処理す
るために、コンピュータ上で実行されるコーディネータ
（そのアプリケーション・プログラムが実行されるコン
ピュータ、またはコーディネーション（調整）を排他的
に処理する遠隔コンピュータのいずれか）が、リクエス
トを所有するトランザクションがコミットされるべきか
またはロールバックされるべきかを判断する。真の分散
されたリクエストは複数のコンピュータに及ぶことが許
容される。そのオペレーションは、ユーザ及びアプリケ
ーション・プログラムにとって透過的である。例えば、
リクエストは相互に遠隔コンピュータの関係にあるコン
ピュータ上のパーティション（区画）の仮想集合（virt
ual union）を含む。

【０００３】分散型データベース・システムのスループ
ットは、非分散型データベース・システムよりも勝るは
ずである。なぜなら、トランザクションからのリクエス
トが適切な遠隔コンピュータ間で分割されるか、或いは
複数のパーティションに及ぶからである（複数のパーテ
ィションが適切な場合）。リクエストの並列な処理は、
データベースの変更がリクエストされない限り、容易で
ある。データベースの記録の変更を含むリクエストは、
後にリクエストされるかもしれないトランザクションの
ロールバックに不具合を及ぼすことなくリクエストの分
配を可能にするために、リクエストの直列化（すなわち
完了）を強要する。

【０００４】分散型トランザクション（分散型作業単位
とも呼ぶ）は、複数の分散された更新リクエストを含
む。このような更新リクエストからの全てのオペレーシ
ョンに対する直列化のリクエストは、トランザクション
の並列実行の原理に妥協を要する。スループットはこの
時、可能なレベルよりも低下する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、並列
データベースにおけるトランザクション内の複数の分散
された更新リクエストを効率的にサポートできるシステ
ム及び方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的が以下で述べ
られるようにして達成される。本発明は、並列データベ
ース管理システム上における分散されたリクエストを管
理する方法を提供する。トランザクションの開始に応答
して、コーディネーション・プロセスのリクエスト・カ
ウントが初期化される。コーディネーション・プロセス
による分散されたリクエストの各受信に応答して、コー
ディネーション・プロセスのリクエスト・カウントが増
分される。現リクエスト・カウントなどのセーブポイン
ト・データを含むリクエスト・インスタンスが、各リク
エストごとに生成され、データベースのパーティション
に対する異なるノード上のサブオーディネイト(subordi
nate) プロセスに分配される。ここで、サブオーディネ
イト・プロセスとは、コーディネーション・プロセスに
従属するプロセスであるという意味でサブオーディネイ
トといわれる。各サブオーディネイト・プロセス上にお
けるリクエスト・インスタンスの受信に応答して、ロー
カル・セーブポイントがリクエスト・セーブポイント・
データ及びローカルに生成されたセーブポイント・デー
タで更新され、各サブオーディネイト・プロセスにおい
て記憶される。次に、リクエスト・インスタンスの実行
が試行される。実行の試行の成功または失敗が、各リク
エスト・インスタンスのコーディネーション・プロセス
に戻される。任意のリクエスト・インスタンスにおける
実行の失敗の通知に応答して、各サブオーディネイト・
プロセス上でロールバックが実行される。各サブオーデ
ィネイト・プロセス上では、ローカル・セーブポイント
がリクエストに対するリクエスト・インスタンスの実行
点を示す。

【０００７】

【実施例】図１は本発明が実施されるローカル・エリア
・ネットワーク８のブロック図である。本発明はトーク
ン・リング形態を有するローカル・エリア・ネットワー
クに関連して説明されるが、本発明はワイド・エリア・
ネットワークなどの異なるタイプの分散型処理環境にお
いても適用可能である。コンピュータ１１は、並列デー
タベース管理システム（ＰＤＢＭＳ：parallel databas
e management system）内のデータベースのパーティシ
ョン（区画）をサポートするノードを表す。コンピュー
タ１１は通常のマシンであり、中央処理ユニット６０、
ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４、及びデー
タベース・パーティションを記憶する直接アクセス記憶
装置（ＤＡＳＤ）５６、並びにＤＡＳＤ５６に記憶され
るデータベース・パーティションに対するデータ変更の
トランザクション・ログを記憶する第２のＤＡＳＤ５７
を含む。

【０００８】メモリ６４内には、オペレーティング・シ
ステム及びローカル・エリア・ネットワーク・サーバ６
６が存在する。またメモリ６４内には、データベース管
理システムを表すコーディネーション・プロセス（コー
ディネータ）１３が示され、これはコンピュータ１１上
のアプリケーション・プログラム７０から（或いはコン
ピュータ１２Ａ乃至１２Ｃ上で実行されるアプリケーシ
ョン・プログラムから）トランザクションを受信し、ト
ランザクション内に含まれるリクエスト・インスタンス
を、データベースの様々なパーティションに分配する。
更にメモリ６４内には、サブオーディネイト・プロセス
７２及び７４、並びにセーブポイント２３が存在する。

【０００９】コンピュータ１１は、チャネル１０上に出
力される伝送をフォーマットし、入力される伝送をデフ
ォーマットするネットワーク・アダプタ６２を含む。コ
ンピュータ１１は通信チャネル１０を介して、データベ
ースの他のパーティションをサポートするコンピュータ
１２Ａ乃至１２Ｃと通信する。ユーザはクライアント・
コンピュータ１２Ａ乃至１２Ｃを介して、共用データ・
オブジェクトをアクセスする。コンピュータ１２Ｂはこ
れらのマシンの典型を表す。コンピュータ１２Ｂは実質
的にコンピュータ１１と類似であり、データベース・パ
ーティションのためのＤＡＳＤ９０、トランザクション
・ログのためのＤＡＳＤ９１、中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ）８２、及びアドレス可能ＲＡＭメモリ８８を含む。
コンピュータ１２Ｂのコンポーネントは、データ・バス
８３を介してデータを内部に転送する。ＣＰＵ８２は、
データベースとのユーザ対話のためのキーボード及びマ
ウスなどの入力周辺装置８０を直接制御する。ディスプ
レイ・アダプタ８４はディスプレイ装置８６を駆動す
る。

【００１０】コンピュータ１２Ｂ内において、メモリ８
８はデータベースの更新リクエストを生成するアプリケ
ーション・プログラム９２、及びコンピュータ１１上で
実行されるコーディネーション・プロセス１３から受信
される分散されたリクエストのローカル・インスタンス
を処理するサブオーディネイト・プロセス９４を含む。
更に、ネットワーク８上の通信セッションを確立し、コ
ンピュータ１２Ｂを動作するオペレーティング・システ
ム及びＬＡＮサーバ９６、及びローカル・セーブポイン
ト２５が含まれる。

【００１１】トランザクションは１つ以上の分散された
リクエストを生成し、それらの各々がデータベースの複
数のパーティションに及ぶ。任意のコンピュータ（ノー
ド）が１つの分散されたリクエストに対して、複数のオ
ペレーションを処理する。コーディネーション・プロセ
スのジョブの一部は、全てのサブオーディネイト・プロ
セスが分散されたリクエストの処理の成功または失敗を
報告するのを待機する。任意のサブオーディネイト・プ
ロセスが失敗を報告すると、コーディネーション・プロ
セスは全ての関連コンピュータに、分散されたリクエス
トに対して実行された作業をロールバックするように通
達する。

【００１２】コンピュータ１１上でのロールバックは、
トランザクション・ログにより保持されるセーブポイン
ト２３に戻ることにより実行される。各コンピュータは
メモリ内に固有のセーブポイントを保持する。１つのコ
ンピュータにおけるセーブポイントは、リクエスト・カ
ウント（my_req_counter）及びログ・シーケンス値（my
_sp_lsn）を含み、これはトランザクション・ログに記
憶される変更を取り消すために使用される。変数に対す
るゼロ値は、リクエスト及びセーブポイントが発行され
ていないことを示す。

【００１３】セーブポイント２３は、トランザクション
・ログ内の、ロールバックが実行される可能性のあるエ
ントリを識別する。セーブポイントは、この点で、トラ
ンザクション間のパーティションをマークする同期ポイ
ントまたはコミット・ポイントと類似点を有する。しか
しながら、セーブポイント２３は、各セーブポイントが
ローカルである点で同期ポイントまたはコミット・ポイ
ントとは異なる。セーブポイント２３の確立はコミット
の実行とは同じでない。なぜなら、トランザクションに
よりなされた更新は他のトランザクションにはまだ見え
ず、この更新はセーブポイントが確立されたトランザク
ションがトランザクション成功点に達するまでは、他の
トランザクションには見えない。

【００１４】トランザクションの開始時に、コーディネ
ーション・プロセス及び全てのサブオーディネイト・プ
ロセスは、セーブポイントに対して指定される変数my_r
eq_counter（リクエスト・カウント）及びmy_sp_lsn
（ログ・シーケンス番号）の固有のコピーを受信する。
これらの変数は、関連するコンピュータのローカルＲＡ
Ｍメモリ内に保持され、分散されたリクエストとリクエ
ストの間存続する。リクエスト・カウントはコーディネ
ータにおいて保持され、異なるデータベース・リクエス
トに対して任意のノードにおいて実行されるオペレーシ
ョンを識別する。このカウントはデータベース接続が形
成された時点で（すなわちトランザクションが開始され
るとき）、０に初期化され、データベース・リクエスト
（例えば関連記録のセットの更新）の受信毎に増分され
る。コーディネーション・プロセス１３のリクエスト・
カウントは、各分散されたリクエスト・インスタンス内
に含まれるパラメータである。

【００１５】図２は、トランザクションの開始時におけ
る、データベース内のコーディネーション・プロセス１
３、及びサブオーディネイト・プロセス７２、７４及び
９４の応答を表すハイレベル論理流れ図である。各プロ
セスに対して応答はステップ１０１を含み、ここではmy
_req_counter及びmy_sp_lsnが０にセットされ、ローカ
ル・セーブポイントが初期化される。

【００１６】図３は、コーディネーション・プロセスが
アプリケーション・プログラムからの分散されたリクエ
スト（ステップ１０３）の受信を処理する様子を表す。
ステップ１０５で、my_req_counterのローカル値が１増
分される。次に、ステップ１０７で、１または複数のリ
クエスト・インスタンスがサブオーディネイト・プロセ
スに送信される。変数my_req_counterがリクエスト・イ
ンスタンスのパラメータとして、サブオーディネイト・
プロセスに送られる。次にステップ１０９では、結果が
サブオーディネイト・プロセスにより通知され、コーデ
ィネーション・プロセスにより収集されるのを待機す
る。あるリクエスト・インスタンスがあるリクエストに
対して失敗すると、これがステップ１１１で検出され
る。この場合、ステップ１１１からステップ１１７への
否定分岐が実行され、ステップ１１７で、コーディネー
ション・プロセスは、分散されたリクエストの処理に関
わる全てのサブオーディネイト・プロセスに対して、そ
れらのセーブポイントにロールバックするように通達す
る。再度、my_req_counterがリクエストのパラメータと
して送られる。コーディネーション・プロセスは更に、
適切なアプリケーション・プログラムに失敗を通知する
（ステップ１１９）。ステップ１１１からの肯定分岐は
プロセスをステップ１１３に進め、ここでは全ての関連
サブオーディネイト・プロセスからの成功の通知を収集
する。全てのサブオーディネイト・プロセスが成功を示
すまで、プロセスは否定分岐に沿ってステップ１０９に
戻される。全てのプロセスが成功の通知を返却するとス
テップ１１５が実行され、アプリケーション・プログラ
ムに成功を通知する。システム・ワイドな分散されたリ
クエストがこの時点で成功と見なされ、トランザクショ
ンが全体としてコミットされるまで、リクエストに対し
て何もアクションは実行されない。ステップ１１５また
はステップ１１９に続いて、プロセスは完了する。

【００１７】図４は、代表的なサブオーディネイト・プ
ロセスによる分散されたリクエスト・インスタンスの処
理を表すハイレベル論理流れ図である。分散されたリク
エスト・インスタンスが処理される以前に、新たなセー
ブポイントが作成され、別の分散されたリクエスト・イ
ンスタンスに対する以前のセーブポイントに取って代わ
る。プロセスはステップ１２１で、my_req_counterのロ
ーカル・バージョンが、値的に、分散されたリクエスト
・インスタンスと共にコーディネーション・プロセスに
より送られたmy_req_counterのコーディネーション・プ
ロセス・バージョンであるparameter_req_counterに等
しいかどうかを判断する。分散されたリクエスト・イン
スタンスにより送られたパラメータが、ノードの現セー
ブポイントのパラメータと同じであると、これはそのノ
ードが既に分散されたリクエストのための処理を開始し
たことを意味する。この場合、ステップ１２１からの肯
定分岐が実行され、セーブポイントは変更されない。パ
ラメータの２つのバージョンが値的に一致しない場合、
ステップ１２３で、ローカル・バージョンmy_req_count
erがリクエスト・インスタンスと共に送られたバージョ
ンに等しくセットされ、my_sp_lsnが現ノードのログ・
シーケンス番号に等しくセットされる。セーブポイント
が確認されると（ステップ１２１からの肯定分岐または
ステップ１２３の後）、分散されたリクエスト・インス
タンスが処理される（例えばパーティションの関連記録
の更新）。更新は成功または失敗に終わる。ステップ１
２７では、成功または失敗がコーディネーション・プロ
セスに示される。分散されたリクエスト・インスタンス
を完了後、セーブポイントはメモリ内に存続する。セー
ブポイントは、コーディネーション・プロセスからセー
ブポイントへのロールバックの必要が通知されるか、新
たな分散されたリクエスト・インスタンスがノードにお
いて受信されるか、或いはトランザクションがコミット
されるまで、有効であり続ける。

【００１８】図５は、コーディネーション・プロセスか
らのロールバック・リクエストの受信に際し、サブオー
ディネイト・プロセスにより実行されるロールバック・
プロセスのハイレベル論理流れ図である。各サブオーデ
ィネイト・プロセスにおいて、ロールバック・リクエス
トと共に送られたリクエスト・カウントが、ローカル・
リクエスト・カウントと比較される。これらの値が一致
しない場合、サブオーディネイト・プロセスの現セーブ
ポイントは、異なる分散されたリクエストに対するもの
と判断される。この場合、分散されたリクエストに対す
る関連付けにおいて、データベースの変更は実施されて
おらず、従って、何もロールバックされる必要はない。
すなわちロールバック・リクエストは無視される。流れ
図では、このオペレーションはステップ１３１で表さ
れ、ここではmy_req_counterのローカル値を、ロールバ
ック・リクエストのパラメータとして送られたバージョ
ンと比較する。これらの値の不一致に際し、プロセスは
直ちに終了される。リクエスト・カウントの２つのバー
ジョンが一致すると、ステップ１３３が実行され、ロー
ルバックが既に完了されたかどうかが判断される。肯定
の場合、プロセスはステップ１３３からの肯定分岐に沿
って終了される。ロールバックがまだ完了されていない
場合には、ステップ１３５が実行され、my_sp_lsnが最
後に記録されて以来実施された、現トランザクションに
対する全ての変更がロールバックされる（トランザクシ
ョン・ログから回復される）。プロセスはこの時完了す
る。

【００１９】

【発明の効果】並列データベース管理システムにおい
て、データベース更新リクエストは通常、複数のノード
における活動を生じる。任意のノードの更新が失敗に終
わると、全ての更新のロールバックがリクエストされ
る。コーディネーション・プロセスが更新の失敗または
成功をモニタする。コーディネータは更に、任意のノー
ドにおいて発生した活動を、異なるデータベース更新リ
クエストに対して他のノードで発生した活動と区別す
る。セーブポイントはローカルである。このことは更新
を処理しなかったノードに影響を及ぼすこと無く、選択
された更新のロールバックを可能にする。また、本発明
は分散されたリクエストの並列処理に関する改善を提供
する。分散されたリクエストが全てのノード上において
成功した場合には、コーディネーション・プロセスから
メッセージを分配して、セーブポイントを除去する必要
はない。更に１ノードにつき、１つのセーブポイントし
か必要でないので、ロールバック・オペレーションが単
純化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】様々な支援プロセスが存在するノードを示すロ
ーカル・エリア・ネットワークのブロック図である。

【図２】トランザクション初期化プロセスのハイレベル
論理流れ図である。

【図３】分散型データベース・マネジャ・システム内の
コーディネータ・プロセスに対するあるプロセスのハイ
レベル論理流れ図である。

【図４】リクエストの処理に関連するサブオーディネイ
ト・プロセスのハイレベル論理流れ図である。

【図５】ロールバックの処理に関連するサブオーディネ
イト・プロセスのハイレベル論理流れ図である。

【符号の説明】

８ローカル・エリア・ネットワーク１０通信チャネル１１コンピュータ１３コーディネーション・プロセス２３セーブポイント２５ローカル・セーブポイント６０、６６、８２中央処理ユニット（ＣＰＵ）６４ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６６ローカル・エリア・ネットワーク・サーバ７２、７４サブオーディネイト・プロセス８８アドレス可能ＲＡＭメモリ８０入力周辺装置８３データ・バス８４ディスプレイ・アダプタ８６ディスプレイ装置９２アプリケーション・プログラム９６ＬＡＮサーバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アミイ・チャンアメリカ合衆国10566、ニューヨーク州コートランド・マナー、ホイル・ドライブ２ (72)発明者ティモシー・アール・マルケムスアメリカ合衆国75681、テキサス州ラウンド・ロック、ロック・クリーク・ドライブ 1602 (72)発明者ウォルター・ジィ・ウィルソンアメリカ合衆国12561、ニューヨーク州ニュー・パルツ、ルート 32 サウス 88 (56)参考文献米国特許5089985（ＵＳ，Ａ) 米国特許5129086（ＵＳ，Ａ) 米国特許5226158（ＵＳ，Ａ) 米国特許5416917（ＵＳ，Ａ) 米国特許5386557（ＵＳ，Ａ) 米国特許5446858（ＵＳ，Ａ) 米国特許5504886（ＵＳ，Ａ) 滝沢誠著，「データベース入門技術解説」，（1991−３−１），株式会社ＣＲＣ，ＰＰ．210−219，232−253 Ｊ．ＧＲＡＹ他著，「ＯＬＴＰシステム」，（1991−７−25），マグロウヒル出版ＰＰ．93−107

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】並列データベース管理システムにおける分
散されたリクエストを管理する方法であって、トランザクションの開始に応答して、アプリケーション
・プログラムからコーディネーション・プロセスへのリ
クエストのカウントを保持するリクエスト・カウントを
初期化するステップと、上記コーディネーション・プロセスによるアプリケーシ
ョン・プログラムからのリクエストの受信に応答して、
上記コーディネーション・プロセスに対する上記リクエ
スト・カウントを増分するステップと、あるリクエストに対するリクエスト・インスタンスを、
該リクエスト・インスタンスの各々に上記リクエスト・
カウントをリクエスト・セーブポイント・データとして
付した状態で、複数のサブオーディネイト・プロセスに
分配するステップと、各サブオーディネイト・プロセス上でのリクエスト・イ
ンスタンスの受信に応答して、各サブオーディネイト・
プロセスのローカル・セーブポイントを、上記リクエス
ト・セーブポイント・データ及び各サブオーディネイト
・プロセスでローカルに生成されたセーブポイント・デ
ータにより更新するステップと、各サブオーディネイト・プロセスに対して上記リクエス
ト・インスタンスを実行するステップと、各リクエスト・インスタンスの実行の成功または失敗を
コーディネーション・プロセスに通知するステップと、上記リクエストのいずれかのリクエスト・インスタンス
の実行の失敗の通知に応答して、各サブオーディネイト
・プロセス上でロールバックを実行するステップと、を含む管理方法。
【請求項２】並列データベース管理システムにおける分
散されたリクエストを管理するシステムであって、トランザクションの開始に応答して、アプリケーション
・プログラムからコーディネーション・プロセスへのリ
クエストのカウントを保持するリクエスト・カウントを
初期化する手段と、上記コーディネーション・プロセスによるアプリケーシ
ョン・プログラムからのリクエストの受信に応答して、
上記コーディネーション・プロセスに対する上記リクエ
スト・カウントを増分する手段と、あるリクエストに対するリクエスト・インスタンスを、
該リクエスト・インスタンスの各々に上記リクエスト・
カウントをリクエスト・セーブポイント・データとして
付した状態で、複数のサブオーディネイト・プロセスに
分配する手段と、各サブオーディネイト・プロセス上でのリクエスト・イ
ンスタンスの受信に応答して、各サブオーディネイト・
プロセスのローカル・セーブポイントを、上記リクエス
ト・セーブポイント・データ及び各サブオーディネイト
・プロセスでローカルに生成されたセーブポイント・デ
ータにより更新する手段と、各サブオーディネイト・プロセスに対して上記リクエス
ト・インスタンスを実行する手段と、各リクエスト・インスタンスの実行の成功または失敗を
コーディネーション・プロセスに通知する手段と、上記リクエストのいずれかのリクエスト・インスタンス
の実行の失敗の通知に応答して、各サブオーディネイト
・プロセス上でロールバックを実行する手段と、を含む管理システム。