JP5377672B2 - データベース管理システム - Google Patents

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Description

本発明は、データベース管理システムに関する。
複数のトランザクション間で、更新処理や検索処理が並行して実行される場合において、データの整合性を保つために、データベースを管理するデータベース管理システムがある。
このようなデータベース管理システムでは、一のトランザクションにより更新が行われた場合、その更新がコミットまたはアボートされるまでは他のトランザクションに対しては更新前のデータをユーザに提示する。この処理を行うため、一のトランザクションの更新処理によりデータが更新された場合は、更新内容を記録したログファイルを作成する。別のトランザクションで検索要求がなされると、他のトランザクションによる、コミットまたはアボート前のデータ更新の有無を判定する。
データの更新が行われたと判定した場合、検索要求したトランザクションは、別のトランザクションにより更新されたデータとログファイルとを用いて、更新前のデータを復元する。
データ更新の有無を判定する方法として、例えば特許文献1では、実表データ部とインデックス部とにカウンタを設ける。更新要求がなされると、実表データ部中のデータを更新し、カウンタの値を1増加させる。インデックス部中のカウンタの値を1増加させる。
別のトランザクションにより検索要求がなされると、検索条件に従ってインデックス部を検索し、検索結果とともに検索箇所のカウンタの値を記憶する。次に実表データ部を検索し、検索結果に対応するデータのカウンタと記憶したカウンタの値とを比較する。
両カウンタが同値の場合、検索要求を行ったトランザクションは、検索結果を出力する。同値でない場合は、再度インデックス部から検索をやり直す。
特許第4047557号公報
上述したデータベース管理システムでは、インデックス部にカウンタという付加情報を設けなければならず、処理コストが増大する。
本発明では、一のトランザクションの検索処理中に別のトランザクションが更新処理を行ってデータの更新が行われたか否かを、少ない処理コストで判定することが可能な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。
本発明の実施形態に係るデータベース管理システムは、構造化文書データの構造情報を表す文書構造情報と、前記構造化文書データのテキストに対し同一階層の同一名のタグには同一の項目IDが付されるテキスト情報と索引情報とからなる部分データとを含む文書データ、並びに前記項目IDとその最終更新時刻とを対応付けた時刻データテーブルを記憶するデータベースと、前記データベースに記憶される前記部分データに対し更新要求及び検索要求を含むトランザクション要求及びトランザクションの開始要求を入力する入力部と、前記更新要求に従って更新対象となる前記部分データを前記データベースから読み出し、その読み出した前記部分データ中の対象データの更新処理を実行すると共に、前記時刻データテーブルの前記対象データに対応する前記項目IDの前記最終更新時刻を更新する更新部と、前記検索要求に従って検索対象となる検索対象データを前記部分データから検索すると共に、その検索対象データの最終更新時刻を前記時刻データテーブルから取得する検索部と、前記トランザクションの実行を複数管理し、前記要求に従って実行される一のトランザクションに対応して一のトランザクションIDを割り当てるトランザクション管理部と、前記更新要求のトランザクションに従い前記データベースの更新処理のログを記憶する第1の記憶部と、前記更新部により前記データベースが更新された場合に、前記対象データの更新がなされたことを示す更新情報を前記トランザクションIDに対応付けて記憶する第2の記憶部と、前記検索要求のトランザクションに従い前記検索部により前記データベースが検索され、前記最終更新時刻が前記更新処理の前記トランザクションIDの開始時刻前の場合はその検索結果を出力し、前記最終更新時刻が前記開始時刻後の場合で、かつ、前記検索対象データの前記更新情報が前記第2の記憶部に存在する場合に、前記対象データに対応するトランザクションIDを持つ前記更新処理のトランザクションの前記ログを前記第1の記憶部から読み出し、当該対象データの復元処理を行う復元部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、一のトランザクションの検索処理中に別のトランザクションが更新処理を行ってデータの更新が行われたか否かを、少ない処理コストで判定することができる。
一のトランザクションによる更新処理と別のトランザクションによる検索処理の時間関係を表す図 第1の実施の形態に係るデータベース管理システムを表すブロック図 トランザクション管理部102の一般的な処理を表すフローチャート XML文書を表す一例図 XML文書の構造を表す一例図 データベース内の各々のXML文書のデータを示す図 データベース管理システムの更新処理を表すフローチャート データベース管理システムの検索及び復元処理を表すフローチャート
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施の形態)
トランザクションとは、ユーザから要求されたデータベースに対する更新処理及び検索処理からなる一又は複数の処理を一の処理単位としてまとめたものである。トランザクションは、更新処理の場合もある。トランザクションは、検索処理のみの場合もある。
第1の実施の形態に係るデータベース管理システムは、データベースに記憶されるXML文書のデータに対する更新処理及び検索処理を行う。
図1は、一のトランザクションによる更新処理(トランザクション1)と別のトランザクションによる検索処理(トランザクション2)の時間関係を表す図である。
トランザクション1および2はランダムに発生する。例えば、トランザクション開始時のデータベースを用いてデータの検索を行うため、一のトランザクション(トランザクション2)における検索処理の実行中に、別のトランザクション(トランザクション1)によってデータベースの内容が更新されると、出力時点の検索結果とデータベースの内容とが不整合な状態となることが生じる。本実施の形態に係るデータベース管理システム10は、一のトランザクションの処理中に別のトランザクションによりデータの更新が行われたか否かを少ない処理コストで判定し、トランザクションが検索するデータベースの復元を行う。
図2は、第1の実施の形態に係るデータベース管理システム10を表すブロック図である。
データベース管理システム10は、入力部101と、トランザクション管理部102と、更新部103と、検索部104と、ログ管理部105と、バッファ管理部106と、第2の記憶部107と、復元部108と、トランザクションのログを記憶する第1の記憶部109と、データベース110と、出力部111とを含む。ログは、トランザクションによる更新処理内容と検索処理内容とトランザクションとを含む。
データベース110には、例えばXML文書などのデータを記憶している。このデータベース110に対して、入力部101が受け付けるトランザクションに応じた処理を行う。例えば、トランザクションが検索である場合には、検索部104がデータベース110から要求されたデータを検索する。トランザクションが更新である場合には、更新部103が、データベース110に対して要求されたデータを更新する。
このようなトランザクション処理はトランザクション管理部102によって管理される。この場合、ログ管理部105が、トランザクションのログを第1の記憶部109に記録している。
トランザクションとして、データベースの検索要求がなされた場合、データベース管理システム10は、トランザクションにより検索するデータの中に、該トランザクションと並行して実行されている他のトランザクションにより更新されている場合が生じる可能性がある。
このため、本実施形態では、トランザクションと並行して実行されている他のトランザ
クションにより更新されている可能性のあるデータが存在するか否かを、第2の記憶部107にある更新情報を用いて判定する。存在すると判定した場合には、そのデータについて更新を行ったトランザクションの更新処理内容を第1の記憶部109から読みだし、更新前のデータへの復元処理を行う。
入力部101は、複数のユーザから、データの更新要求、検索要求を含むトランザクション要求、及びトランザクションの開始要求を受け付ける。入力部101は、複数のユーザからの要求を並行して受け付けることができる。
更新部103は、バッファ管理部106を介して、データベース110に記憶されているデータを読み出し、更新処理を行う。更新部103は、データの更新が完了した時点で、該データが更新されたことを示す更新情報を第2の記憶部107に記憶させる。検索部104は、バッファ管理部106を介して、データベース110に記憶されているデータを読み出し、検索処理を行う。
トランザクション管理部102は、更新部103による更新処理や、検索部104による検索処理を一連のトランザクションとして管理する。図3は、トランザクション管理部102の一般的な処理を表すフローチャートである。トランザクション管理部102には、入力部101からのトランザクション要求及びトランザクション開始要求が入力される(S301)。トランザクション管理部102は、一のトランザクションにつき、一のトランザクションIDを割り当てる(S302)。トランザクション管理部102は、入力部101が要求を受け付けた順番にトランザクションIDを割り当てる。トランザクション管理部102は、コミット又はアボートされていないトランザクションのトランザクションIDを内部に記憶する(S303)。トランザクション管理部102は、トランザクションに含まれる更新処理や検索処理が全て成功したか否かを判定する(S304)。成功した場合はトランザクションをコミットする(S305)。失敗した場合は、トランザクションをアボートする(S306)。
すなわち、トランザクション管理部102は、現在処理を実行中のトランザクションIDを保持している。
ログ管理部105は、トランザクションによる更新処理や検索処理のログを各々の処理終了の時点で第1の記憶部109に記録する。復元部108は、一のトランザクションにおいて、検索部104による検索処理が行われる際に、検索対象となるデータが、他の並行して実行されるトランザクションにより更新された可能性があるか否かを第2の記憶部107の更新情報を用いて判定する。
復元部108は、該判定が真の場合に、第1の記憶部109からトランザクションのログを読み出す。トランザクションのログを用いて、データの復元を行う。出力部111は、検索結果を出力する。
図4は、XML文書を表す一例図である。本実施の形態では、文書IDを持つXML文書により記述された納品書のデータを例とする。図4(a)及び(b)は、それぞれ一のXML文書を表している。各々のXML文書には、各々のXML文書を識別するための文書IDが付されている。例えば、図4(a)のXML文書には文書ID「1」が付され、図4(b)のXML文書には文書ID「2」が付される。
図5は、図4で示したXML文書の構造を表す一例図である。XML文書の構造は木構造であり、各々のタグ及びテキストの項目には、識別番号である項目IDが付されている。図5の大括弧内の数字が項目IDである。例えば、図4(a)に示す文書IDがのXML文書において、「氏名」のタグには項目ID「5」が付され、「氏名」のテキストには、項目ID「6」が付される。各々のXML文書において、同一階層の同一名のタグには同一の項目IDが付される。例えば、図4(a)のXML文書の「商品名」のタグの項目IDは「13」であり、図4(b)のXML文書の「商品名」のタグの項目IDも「13」である。
図6は、データベース110内の各々のXML文書のデータを示すもので、文書構造情報と、部分データとを含む。部分データとは、XML文書を分解したデータであり、XML文書のテキスト情報と索引情報とを含む。
文書構造情報とは、XML文書の文書構造を項目IDで記述した情報である。例えば、図6に示すように、文書ID「1」のXML文書(以下、文書1と称する)の文書構造情報は、「1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22」と表わされる。文書ID「2」のXML文書(以下、文書2と称する)には、文書1における「会社名」の項目が存在しない。そのため、文書2の文書構造情報は、「1,2,3,4,5,6,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22」と表わされ、「会社名」のタグの項目ID「7」及びテキストの項目ID「8」は、構造情報に含まれない。
テキスト情報とは、テキストの内容と項目IDとを対応付けた情報である。例えば、図6に示すように、文書1のテキスト情報には、「4=“01234567”」等がある。これは項目ID「4」のテキストは、「01234567」であることを示している。
索引情報とは、テキストの文字列を分割してできた各々の文字が、どの文書の、どの項目の、何番目に存在するかを示す情報である。文字列の分割方法には、「Nグラム法」や「形態素解析法」等がある。例えば、図6に示すように、文書1における「○○」の索引情報は「“○○”,1,6,1」である。これは、「○○」という文字列は、文書1の項目ID「6」の「1」文字目に存在することを示している。
データベース110は、XML文書のデータを、文書構造情報と部分データの状態で記憶している。すなわち、文書構造情報と部分データとから、図4に表したようなXML文書が作成される。
さらに、本実施の形態において、データベース110は、文書構造情報と部分データの各々に部分データIDを付して、文書構造情報及び部分データを記憶している。例えば、文書構造情報には、部分データID「1」が付され、テキスト情報には、部分データID「2」が付される。
また、データベース110は、各々の項目IDと、該項目IDの更新が最後に行われた時刻である最終更新時刻とを対応付けた時刻データテーブルを、XML文書のデータとは別に記憶している。これにより、各々のXML文書の各々の項目が、更新部103により最後に更新された時刻である最終更新時刻が分かる。
図7は、データベース管理システム10の更新処理を表すフローチャートである。入力部101は、ユーザからの要求を受けつける(S501)。例えば、入力部101には、ユーザから、「トランザクションを開始し、文書1の顧客情報の氏名を“○○太郎”から“○○次郎”に変更して、文書2の顧客情報の顧客IDを“02345678”から“03345678”に変更して、トランザクションをコミットせよ」といった要求を受け付ける。入力部101は、該要求をトランザクション管理部102と更新部103とに出力する。
トランザクション管理部102は、該要求に従って実行される一のトランザクションに、一のトランザクションIDを割り当て、トランザクションの開始時刻等のログをログ管理部105に出力する(S502)。
更新部103は、更新要求を解析し、更新対象となる部分データIDを特定する。その際、更新部103には、テキスト(「○○太郎」等)の更新であれば部分データID「2」と特定すれば良いという情報を設計段階で持たせておく。
更新部103は、バッファ管理部106に要求して、特定した部分データIDの部分データをデータベース110から読み出し、更新処理を実行し、更新内容や更新時刻等のログをログ管理部105に出力する(S503)。
例えば、更新部103は、文書1の部分データID「2」を読み出し、その中の「○○太郎」を「○○次郎」に更新するとともに、時刻t1に、文書1の部分データID「2」の項目ID「6」を“○○太郎”から“○○次郎”に変更」という更新ログをログ管理部105に出力する。また更新部103は、文書2の部分データID「2」を読み出し、その中の「02345678」を「03345678」に更新するとともに、時刻t2に、文書2の部分データID「2」の項目ID「4」を“02345678”から“03345678”に変更」という更新ログをログ管理部105に出力する。ログ管理部105は、更新ログを第1の記憶部109に記録する。文書2についても同様の処理を行う。
このとき、更新部103は更新した項目の時刻データテーブルを更新する。例えば、更新部103は、文書1の項目ID「6」の最終更新時刻をt1に更新する。文書2の項目ID「4」の最終更新時刻をt2に更新する。
更新部103は、一のトランザクションによって更新された部分データの部分データIDをトランザクションIDに対応付けて、第2の記憶部107に記憶させる(S504)。例えば、更新部103は、トランザクションID「1」のトランザクションによって、文書1の部分データID「2」と、及び文書2の部分データID「2」が更新されたという更新情報を第2の記憶部107に記憶させる。
以上のようにして、データベース管理システム10は、更新処理を行う。
図8は、データベース管理システム10の検索及び復元処理を表すフローチャートである。入力部101は、ユーザからのデータの検索要求を受けつける(S601)。例えば、入力部101には、ユーザから「トランザクションを開始し、顧客情報の氏名が“○○太郎”もしくは“××花子”である文書を検索し、トランザクションをコミットせよ」といった要求を受け付ける。入力部101は、データの検索要求をトランザクション管理部102と検索部104とに出力する。
トランザクション管理部102は、トランザクション開始要求に従って実行されるトランザクションにトランザクションIDを割り当て、トランザクション開始時刻をログ管理部105に出力するとともに、トランザクションIDとその開始時刻を第2の記憶部107に記憶させる。
検索部104は、トランザクション管理部102に問い合わせ、検索要求の入力時点にコミットまたはアボートされていないトランザクションを特定し、該トランザクションの中で最も開始時刻の早いトランザクションの開始時刻を判定基準時刻と決定する(S602)。
例えば、検索要求の入力時に、上述した「文書1の顧客情報の氏名を“○○太郎”から“○○次郎”に変更して、文書2の顧客情報の顧客IDを“02345678”から“03345678”に変更する」という更新処理を行ったトランザクション(トランザクションID「1」)のみが実行途中(コミット前かアボート前)であるとする。判定基準時刻は、トランザクションID「1」の開始時刻(t0とする)である。
そして、「文書1の顧客情報の氏名を“○○太郎”から“○○次郎”に変更する」という更新処理が時刻t1に行われた後に、「顧客情報の氏名が“○○太郎”もしくは“××花子”である文書を検索せよ」という検索要求が入力部101に入力されたとする。
検索部104は、検索要求から、検索対象となる部分データを特定する(S603)。その際、検索部104には、テキスト(「○○太郎」等)の検索であれば部分データID「2」と特定すれば良いという情報を設計段階で持たせておく。例えば、検索部104は、「顧客情報の氏名が“○○太郎”もしくは“××花子”である文書を検索せよ」という検索要求を解析し、全ての文書IDの部分データID「2」を検索対象として特定する。
検索部104は、特定した検索対象の部分データID「2」の中から要求された検索対象のデータを探し、該データの最終更新時刻を、バッファ管理部106を介して時刻データテーブルから取得する(S604)。検索部104は、取得した結果を復元部108に出力する。復元部108は、受け取った部分データID「2」の項目ID「6」の項目の最終更新時刻が、判定基準時刻t0より後であるか否かを一の項目ごとに判定する(S605)。
例えば、顧客情報の氏名が「○○太郎」である文書の検索において、復元部108は、文書1の部分データID「2」の項目ID「6」の最終更新時刻が、判定基準時刻t0よりも後であるか否かを判定する。検索要求の入力時点において、文書1の部分データID「2」の項目ID「6」の最終更新時刻はt1であるので、文書1の項目ID「6」の部分データID「2」の最終更新時刻はt0より後である。
顧客情報の氏名が「××花子」である文書の検索において、復元部108は、文書2の部分データID「2」の項目ID「6」の最終更新時刻が、判定基準時刻t0よりも後であるか否かを判定する。検索要求の入力時点において、トランザクションID「1」の更新トランザクションによって、文書2の部分データID「2」の項目ID「6」の更新は行われていないので、文書2の部分データID「2」の項目ID「6」の最終更新時刻はt0より前である。
最終更新時刻が、判定基準時刻より前の場合(ステップS605においてNoの判定)、復元部108は、検索結果を出力部111に出力し、処理を終了する。例えば、復元処理部108は、文書2の部分データID「2」の項目ID「6」は「××花子」の状態で、文書2をXML文書として出力部111に出力する。
最終更新時刻が、判定基準時刻より後の場合(ステップS605においてYesの判定)、復元部108は、第2の記憶部107を検索し、検索対象の部分データが、更新情報として第2の記憶部107に存在するか否かを判定する(S606)。
例えば、復元部108は、文書1の部分データID「2」が、第2の記憶部107に存在するか否かを判定する。
上述したトランザクションID「1」の更新トランザクションにより「文書1の顧客情報の氏名を“○○太郎”から“○○次郎”に変更する」という更新が行われたため、第2の記憶部107には、文書ID「1」の部分データID「2」が、更新情報として存在する。
検索対象の部分データに関する更新情報が第2の記憶部107に存在しない場合(ステップS606においてNoの判定)、復元部108は、検索結果をそのまま出力部111に出力し、検索処理を終了する。
検索対象の部分データに関する更新情報が第2の記憶部107に存在する場合(ステップS606においてYesの判定)、復元部108は、検索対象の部分データを更新したトランザクションID「1」を第2の記憶部107から取得する。復元部108は、取得したトランザクションID「1」のトランザクションの更新内容を、ログ管理部105を介して、第1の記憶部109から読み出す。読み出したログから、検索対象の部分データを更新処理前の部分データへ戻す復元処理を行う(S607)。
例えば、復元部108は、文書1の部分データID「2」を更新したトランザクションのトランザクションID「1」を第2の記憶部107から取得する。復元部108は、ログ管理部105を介して、トランザクションID「1」の更新処理のログを第1の記憶部109から読み出す。該ログには、上述したように、「トランザクションID「1」のトランザクションにより、時刻t1に、文書1の部分データID「2」の項目ID「6」を“○○次郎”に変更」という内容の更新ログが存在する。そのため、復元部108は、更新ログから、「○○次郎」というデータを更新処理前のデータである「○○太郎」へ戻す復元処理を行う。
復元部108は、検索結果のうち、文書1の部分データID「2」の項目ID「6」を「○○太郎」に復元し、出力部111に出力する。出力部111は、部分データが復元された検索結果を表示する。
なお、トランザクション管理部102は、第2の記憶部107に記憶されている部分データIDに対応するトランザクションをコミット又はアボートした場合、該部分データを消去するのが望ましい。
これにより、データベース管理システム10は、検索処理中に他のトランザクションの更新処理によりデータの更新が行われたか否かを、少ない処理コストで判定することが可能となる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
101 入力部
102 トランザクション管理部
103 更新部
104 検索部
105 ログ管理部
106 バッファ管理部
107 第2の記憶部
108 復元部
109 第1の記憶部
110 データベース

Claims (2)

  1. 構造化文書データの構造情報を表す文書構造情報と、前記構造化文書データのテキストに対し同一階層の同一名のタグには同一の項目IDが付されるテキスト情報と索引情報とからなる部分データとを含む文書データ、並びに前記項目IDとその最終更新時刻とを対応付けた時刻データテーブルを記憶するデータベースと、
    前記データベースに記憶される前記部分データに対し更新要求及び検索要求を含むトランザクション要求及びトランザクションの開始要求を入力する入力部と、
    前記更新要求に従って更新対象となる前記部分データを前記データベースから読み出し、その読み出した前記部分データ中の対象データの更新処理を実行すると共に、前記時刻データテーブルの前記対象データに対応する前記項目IDの前記最終更新時刻を更新する更新部と、
    前記検索要求に従って検索対象となる検索対象データを前記部分データから検索すると共に、その検索対象データの最終更新時刻を前記時刻データテーブルから取得する検索部と、
    前記トランザクションの実行を複数管理し、前記要求に従って実行される一のトランザクションに対応して一のトランザクションIDを割り当てるトランザクション管理部と、
    前記更新要求のトランザクションに従い前記データベースの更新処理のログを記憶する第1の記憶部と、
    前記更新部により前記データベースが更新された場合に、前記対象データの更新がなされたことを示す更新情報を前記トランザクションIDに対応付けて記憶する第2の記憶部と、
    前記検索要求のトランザクションに従い前記検索部により前記データベースが検索され、前記最終更新時刻が前記更新処理の前記トランザクションIDの開始時刻前の場合はその検索結果を出力し、前記最終更新時刻が前記開始時刻後の場合で、かつ、前記検索対象データの前記更新情報が前記第2の記憶部に存在する場合に、前記対象データに対応するトランザクションIDを持つ前記更新処理のトランザクションの前記ログを前記第1の記憶部から読み出し、当該対象データの復元処理を行う復元部と、
    を備えることを特徴とするデータベース管理システム。
  2. 前記部分データは、識別子である部分データIDを有し、
    前記第2の記憶部は、
    前記更新部により更新された前記対象データを特定する前記部分データの前記部分データIDを記憶し、
    前記復元部は、
    前記検索の際に、検索対象となる前記検索対象データを特定する前記部分データの部分データIDが前記第2の記憶部に存在するか否かを判定する
    ことを特徴とする、請求項記載のデータベース管理システム。
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