JP5812512B2 - データベースシステム、マスタースレーブ管理方法およびマスタースレーブ管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、データベースシステム、マスタースレーブ管理方法およびマスタースレーブ管理プログラムに関する。

データベースシステムでは、障害に備えてレプリケーションすることが広く行われている。レプリケーション方式の一つとして、マスタースレーブ方式がある。このマスタースレーブ方式では、レプリケーションを行うグループの中に一つのマスターノードを設定し、他のノードをスレーブノードとする。マスターノードでデータが更新された場合には、グループ内のスレーブノードにその更新を反映させる。マスターノードに障害が発生した場合には、複数あるスレーブノードのうち一つのノードを新たなマスターノードに設定し、運用を継続する。下記特許文献１には、グループ内の一部のノードに障害が発生したときのデータ回復方法が開示されている。

特開２００１−２９０６８７号公報

上記特許文献１に記載の方法では、障害を誤検知した場合や、複数のノードが同時に障害を検知した場合については考慮されていない。したがって、これらの場合には、復旧処理の効率が低下するおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、障害発生時の復旧処理の効率を向上させることができるデータベースシステム、マスタースレーブ管理方法およびマスタースレーブ管理プログラムを提供することを目的とする。

本発明のデータベースシステムは、一つのマスターノードと一つまたは複数のスレーブノードとを含むグループ内においてマスタースレーブ方式のレプリケーションを行うデータベースシステムであって、前記スレーブノードは、前記マスターノードからの応答が無いことを検知した場合に、前記マスターノードへの変更を申請する変更申請通知を前記グループ内の他の前記スレーブノードに送信する申請通知送信部と、前記変更申請通知を受信した場合に、前記グループ内の前記マスターノードおよび他の前記スレーブノードから最新のトランザクション番号を取得し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号よりも小さいとき、または、前記マスターノードから前記トランザクション番号を取得できなかったときに、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更許諾通知を送信する許諾通知送信部と、前記変更許諾通知を受信した場合に、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理を実行し、当該変更処理前の前記マスターノードに対して更新情報の差分データを送信する差分送信部と、を備え、前記マスターノードは、前記差分データを受信した場合に、前記マスターノードから前記スレーブノードへの変更処理を実行し、前記差分データを用いて自ノードのデータを更新する差分更新部を、備える。

本発明のマスタースレーブ管理方法は、一つのマスターノードと一つまたは複数のスレーブノードとを含むグループ内においてマスタースレーブ方式のレプリケーションを行うデータベースシステムにおける前記マスターノードと前記スレーブノードとの状態を管理するマスタースレーブ管理方法であって、前記スレーブノードが、前記マスターノードからの応答が無いことを検知した場合に、前記マスターノードへの変更を申請する変更申請通知を前記グループ内の他の前記スレーブノードに送信する申請通知送信ステップと、前記変更申請通知を受信した場合に、前記グループ内の前記マスターノードおよび他の前記スレーブノードから最新のトランザクション番号を取得し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号よりも小さいとき、または、前記マスターノードから前記トランザクション番号を取得できなかったときに、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更許諾通知を送信する許諾通知送信ステップと、前記変更許諾通知を受信した場合に、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理を実行し、当該変更処理前の前記マスターノードに対して更新情報の差分データを送信する差分送信ステップと、を含み、前記マスターノードが、前記差分データを受信した場合に、前記マスターノードから前記スレーブノードへの変更処理を実行し、前記差分データを用いて自ノードのデータを更新する差分更新ステップを、を含む。

本発明のマスタースレーブ管理プログラムは、上記マスタースレーブ管理方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、障害発生時の復旧処理の効率を向上させることができる。

実施形態におけるデータベースシステムの構成を例示する図である。 実施形態におけるデータベースシステムの構成を例示する図である。 データベースシステムに含まれるノードの構成を例示する図である。 データベースシステムの正常時の動作を説明するためのシーケンスチャートである。 障害を検知した場合の動作を説明するためのシーケンスチャートである。 障害を誤検知した場合の動作を説明するためのシーケンスチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るデータベースシステム、マスタースレーブ管理方法およびマスタースレーブ管理プログラムの好適な実施形態について説明する。

まず、図１を参照して、実施形態におけるデータベースシステムの構成について説明する。データベースシステム１００は、一つまたは複数のマスタースレーブグループ１０１を含んで構成される。マスタースレーブグループ１０１は、複数のノード１を含む。マスタースレーブグループ１０１内のノード１は、一つのマスターノードＭと、一つまたは複数のスレーブノードＳとに分類される。クライアント端末２００は、処理対象のデータを保有するマスタースレーブグループ１０１内にあるマスターノードＭに対して問合せを行うことで、データの参照や更新等を行う。各マスタースレーブグループ１０１は、相互に独立して動作し、それぞれ同様の機能を有する。

本実施形態では、説明の便宜のために、図２に示す一つのマスタースレーブグループ１０１からなるデータベースシステム１００を用いて説明する。図２に示すマスタースレーブグループ１０１は、３つのノード１を含む。各ノード１は、マスターノードＭと、スレーブノードＳ１と、スレーブノードＳ２とに分類される。

図３を参照して、実施形態におけるノード１の構成について説明する。ノード１は、機能的には、例えば、申請通知送信部１１と、許諾通知送信部１２と、差分送信部１３と、差分更新部１４とを有する。なお、ノード１は、これら各部の機能の他に、従来のデータベースシステムで実現されているマスタースレーブ方式のレプリケーションを行うための各種機能（例えばレプリケーション管理部）をさらに有している。

ここで、ノード１は、物理的には、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、入出力インターフェースとを含んで構成される。記憶装置には、例えば、ＣＰＵで処理されるプログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等の要素が含まれる。ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行し、入出力インターフェースを介して受信されるメッセージや、ＲＡＭに展開されるデータ等を処理することで、ノード１における各部の機能を実現することができる。

図３に示す申請通知送信部１１は、マスターノードＭからの応答が無いことを検知した場合に、マスターノードへの変更を申請する変更申請通知をマスタースレーブグループ１０１内の他のスレーブノードＳに送信する。マスターノードからの応答が無いことは、例えば以下ように検知する。

申請通知送信部１１は、スレーブノードからマスターノードへの定期的な死活監視用の問合せに対する応答が所定時間以内に受信できない場合に、マスターノードからの応答が無いことを検知する。所定時間には、応答が無いと判断可能な時間を適宜設定することができる。

許諾通知送信部１２は、上記変更申請通知を受信した場合に、マスタースレーブグループ１０１内のマスターノードおよび他のスレーブノードから最新のトランザクション番号を取得する。トランザクション番号は、トランザクション単位に割り当てられるシーケンス番号であり、新たなトランザクションが開始されるたびにインクリメントされる。

許諾通知送信部１２は、マスターノードから最新のトランザクション番号を取得できない場合に、変更申請通知の送信元となるスレーブノードに対して変更許諾通知を送信する。また、マスターノードから最新のトランザクション番号を取得できた場合であっても、マスターノードから取得したトランザクション番号が、変更申請通知の送信元となるスレーブノードから取得したトランザクション番号よりも小さいときには、変更申請通知の送信元となるスレーブノードに対して変更許諾通知を送信する。

差分送信部１３は、上記変更許諾通知を受信した場合に、スレーブノードからマスターノードへの変更処理を実行し、変更処理前のマスターノードが応答可能になった後に、その変更処理前のマスターノードに対して更新情報の差分データを含む差分データ反映指示を送信する。スレーブノードからマスターノードへの変更処理としては、例えば、マスターフラグをＯＦＦからＯＮに切り替える処理が該当する。

マスターフラグは、各ノード１に設けられる変数項目であり、自ノードがマスターノードであるか否かを示す変数を格納する。マスターフラグをＯＮに設定すると、マスターノードとして機能し、クライアント端末２００からのデータ更新要求とデータ参照要求との双方を受け付ける。一方、マスターフラグをＯＦＦに設定すると、スレーブノードとして機能し、クライアント端末２００からのデータ参照要求のみを受け付ける。

データ更新要求を受信したマスターノードは、その更新処理を再生可能な形式にしてＷＡＬ（Write Ahead Logging）１５に格納する。差分データ反映指示に含める差分データは、ＷＡＬ１５に格納されているデータを用いて生成する。

上記変更処理前のマスターノードが応答可能になったか否かは、例えば以下のように判定する。差分送信部１３は、変更処理前のマスターノードに対して定期的に死活監視用の問合せを行い、この問合せに対する応答を受信した場合に、変更処理前のマスターノードが応答可能になったと判定する。

差分更新部１４は、上記差分データ反映指示を受信した場合に、マスターノードからスレーブノードへの変更処理を実行し、差分データを用いてデータ記憶部１６のデータを更新する。マスターノードからスレーブノードへの変更処理としては、例えば、マスターフラグをＯＮからＯＦＦに切り替える処理が該当する。

次に、図４〜図６を参照して、本実施形態におけるデータベースシステムの動作について説明する。まず、図４を参照して、正常時の動作について説明する。

最初に、各スレーブノードＳ１、Ｓ２は、それぞれ独立し、かつ定期的に、マスターノードＭに対して死活監視用の問合せを行い（ステップＳ１０１、ステップＳ１０３）、それぞれマスターノードＭから肯定応答（ＡＣＫ）を受信する（ステップＳ１０２、ステップＳ１０４）。

その後、クライアント端末２００が、トランザクションの開始要求をマスターノードＭに送信される（ステップＳ１０５）と、マスターノードＭは、そのトランザクションに対してトランザクション番号を発行する（ステップＳ１０６）。

続いて、マスターノードＭは、データ記憶部１６のデータに対してトランザクション処理を実行する。マスターノードＭは、トランザクション処理が更新処理である場合には、その更新処理を再生可能な形式にしてＷＡＬ１５に格納する。

続いて、マスターノードＭは、更新処理の内容を含むレプリケーション要求を各スレーブノードＳ１、Ｓ２にそれぞれ送信する（ステップＳ１０７、ステップＳ１０８）。

続いて、各スレーブノードＳ１、Ｓ２は、それぞれレプリケーションを実行し、更新処理の内容が正常に反映さると、それぞれレプリケーションの完了通知をマスターノードＭに送信する（ステップＳ１０９、ステップＳ１１０）。

続いて、マスターノードＭは、トランザクションの完了通知をクライアント端末２００に送信する（ステップＳ１１１）。

次に、図５を参照して、スレーブノードＳ１がマスターノードＭの障害を検知した場合の動作について説明する。

最初に、スレーブノードＳ１は、マスターノードＭに対して死活監視用の問合せを行う（ステップＳ２０１）。

続いて、スレーブノードＳ１の申請通知送信部１１は、所定時間が経過しても死活監視用の問合せに対する応答が受信できず、マスターノードＭからの応答が無いことを検知する（ステップＳ２０２）。言い換えると、スレーブノードＳ１は、マスターノードＭの障害を検知する。

続いて、スレーブノードＳ１の申請通知送信部１１は、変更申請通知をスレーブノードＳ２に送信する（ステップＳ２０３）。

続いて、スレーブノードＳ２の許諾通知送信部１２は、最新のトランザクション番号を通知するように要求するトランザクション番号通知要求を、マスターノードＭおよびスレーブノードＳ１にそれぞれ送信する（ステップＳ２０４、ステップＳ２０５）。

続いて、スレーブノードＳ１は、最新のトランザクション番号をスレーブノードＳ２に通知する（ステップＳ２０６）。

続いて、スレーブノードＳ２の許諾通知送信部１２は、マスターノードＭから最新のトランザクション番号を取得できないため、スレーブノードＳ１に対して変更許諾通知を送信する（ステップＳ２０７）。

続いて、スレーブノードＳ１の差分送信部１３は、スレーブノードからマスターノードへの変更処理を実行する（ステップＳ２０８）。これにより、スレーブノードＳ１はマスターノードＳ１となる。

続いて、マスターノードＳ１の差分送信部１３は、死活監視用の問合せをマスターノードＭに繰り返し行い（ステップＳ２０９）、復旧したマスターノードＭから肯定応答を受信する（ステップＳ２１０）。

続いて、マスターノードＳ１の差分送信部１３は、差分データ反映指示をマスターノードＭに送信する（ステップＳ２１１）。差分データ反映指示には、マスターノードＳ１のＷＡＬ１５に格納されている差分の更新処理に相当する差分データが含まれる。

続いて、マスターノードＭの差分更新部１４は、マスターノードからスレーブノードへの変更処理を実行し、差分データを用いてデータ記憶部１６のデータを更新する（ステップＳ２１２）。これにより、マスターノードＭはスレーブノードＭとなり、各ノードＭ、Ｓ１、Ｓ２のデータ記憶部１６のデータが同じ内容になる。

続いて、スレーブノードＭは、データの反映を完了した旨の肯定応答をマスターノードＳ１に送信する（ステップＳ２１３）。

次に、図６を参照して、スレーブノードＳ１がマスターノードＭの障害を誤検知した場合の動作について説明する。図６のステップＳ３０１〜ステップＳ３０６までの各処理は、上述した図５のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６までの各処理と同様であるため、それらの説明は省略する。

最初に、ステップＳ３０４およびステップＳ３０５で送信されたトランザクション番号通知要求に対する応答として、スレーブノードＳ１およびマスターノードＭから、それぞれ最新のトランザクション番号がスレーブノードＳ２に通知される（ステップＳ３０６、ステップＳ３０７）。

続いて、スレーブノードＳ２の許諾通知送信部１２は、スレーブノードＳ１のトランザクション番号とマスターノードＭのトランザクション番号とを比較する。マスターノードＭのトランザクション番号が、スレーブノードＳ１のトランザクション番号以上である場合には、マスターノードＭで処理が正常に行われており、マスターノードＭは故障していないと判断できるため、スレーブノードＳ１に対して変更不許諾通知を送信する（ステップＳ３０８）。

続いて、スレーブノードＳ１は、スレーブノードからマスターノードへの変更を中止する（ステップＳ３０９）。この場合には、スレーブノードＳ１がマスターノードＭの障害を誤検知したことになる。

一方、上記ステップＳ３０８の比較で、マスターノードＭのトランザクション番号が、スレーブノードＳ１のトランザクション番号よりも小さい場合には、マスターノードＭは故障していると判断できる。したがって、この場合には、図５のステップＳ２０７に処理を移行してスレーブノードＳ１に変更許諾通知を送信し、その後、図５のステップＳ２０８以降の処理を実行することになる。

上述したように、本実施形態におけるデータベースシステム１００によれば、マスターノードＭに障害が発生した場合に、管理者を介在することなく、障害復旧処理を自律的に実行することができるため、管理者による状況確認や対応方針の策定等に要する時間を省くことができ、障害復旧までに要する時間を短縮することができる。それゆえに、障害発生時の復旧処理の効率を向上させることができる

[変形例]
なお、上述した実施形態は、単なる例示に過ぎず、実施形態に明示していない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態に変形して実施することができる。

例えば、上述した実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、本発明を以下に限定するものではない。

（付記１） 一つのマスターノードと一つまたは複数のスレーブノードとを含むグループ内においてマスタースレーブ方式のレプリケーションを行うデータベースシステムであって、前記スレーブノードは、前記マスターノードからの応答が無いことを検知した場合に、前記マスターノードへの変更を申請する変更申請通知を前記グループ内の他の前記スレーブノードに送信する申請通知送信部と、前記変更申請通知を受信した場合に、前記グループ内の前記マスターノードおよび他の前記スレーブノードから最新のトランザクション番号を取得し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号よりも小さいとき、または、前記マスターノードから前記トランザクション番号を取得できなかったときに、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更許諾通知を送信する許諾通知送信部と、前記変更許諾通知を受信した場合に、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理を実行し、当該変更処理前の前記マスターノードに対して更新情報の差分データを送信する差分送信部と、を備え、前記マスターノードは、前記差分データを受信した場合に、前記マスターノードから前記スレーブノードへの変更処理を実行し、前記差分データを用いて自ノードのデータを更新する差分更新部を、備える、ことを特徴とするデータベースシステム。

（付記２） 前記申請通知送信部は、前記マスターノードに対して定期的に問合せを行い、当該問合せに対する応答を所定時間以内に受信できない場合に、前記変更申請通知を送信する、ことを特徴とする付記１記載のデータベースシステム。

（付記３） 前記差分送信部は、前記変更処理前の前記マスターノードに対して定期的に問合せを行い、当該問合せに対する応答を受信した場合に、前記差分データを送信する、ことを特徴とする付記１または２記載のデータベースシステム。

（付記４） 前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理、および、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理は、マスターフラグのＯＮ／ＯＦＦを切り替える処理である、ことを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載のデータベースシステム。

（付記５） 一つのマスターノードと一つまたは複数のスレーブノードとを含むグループ内においてマスタースレーブ方式のレプリケーションを行うデータベースシステムにおける前記マスターノードと前記スレーブノードとの状態を管理するマスタースレーブ管理方法であって、前記スレーブノードが、前記マスターノードからの応答が無いことを検知した場合に、前記マスターノードへの変更を申請する変更申請通知を前記グループ内の他の前記スレーブノードに送信する申請通知送信ステップと、前記変更申請通知を受信した場合に、前記グループ内の前記マスターノードおよび他の前記スレーブノードから最新のトランザクション番号を取得し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号よりも小さいとき、または、前記マスターノードから前記トランザクション番号を取得できなかったときに、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更許諾通知を送信する許諾通知送信ステップと、前記変更許諾通知を受信した場合に、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理を実行し、当該変更処理前の前記マスターノードに対して更新情報の差分データを送信する差分送信ステップと、を含み、前記マスターノードが、前記差分データを受信した場合に、前記マスターノードから前記スレーブノードへの変更処理を実行し、前記差分データを用いて自ノードのデータを更新する差分更新ステップを、含む、ことを特徴とするマスタースレーブ管理方法。

（付記６） 付記５に記載の各ステップをコンピュータに実行させるためのマスタースレーブ管理プログラム。

１…ノード、１１…申請通知送信部、１２…許諾通知送信部、１３…差分送信部、１４…差分更新部、１５…ＷＡＬ、１６…データ記憶部、１００…データベースシステム、１０１…マスタースレーブグループ、２００…クライアント端末。

Claims (6)

1. 一つのマスターノードと一つまたは複数のスレーブノードとを含むグループ内においてマスタースレーブ方式のレプリケーションを行うデータベースシステムであって、
   前記スレーブノードは、
   前記マスターノードからの応答が無いことを検知した場合に、前記マスターノードへの変更を申請する変更申請通知を前記グループ内の他の前記スレーブノードに送信する申請通知送信部と、
   前記変更申請通知を受信した場合に、前記グループ内の前記マスターノードおよび他の前記スレーブノードから最新のトランザクション番号を取得し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号よりも小さい場合、または、前記マスターノードから前記トランザクション番号を取得できなかった場合に、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更許諾通知を送信し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号以上である場合、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更不許諾通知を送信する許諾通知送信部と、
   前記変更許諾通知を受信した場合に、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理を実行し、当該変更処理前の前記マスターノードに対して更新情報の差分データを送信する差分送信部と、を備え、
   前記応答が無いことが検知された前記マスターノードは、
   前記差分データを受信した場合に、前記マスターノードから前記スレーブノードへの変更処理を実行し、前記差分データを用いて自ノードのデータを更新する差分更新部を、備える、
   ことを特徴とするデータベースシステム。
2. 前記申請通知送信部は、前記マスターノードに対して定期的に問合せを行い、当該問合せに対する応答を所定時間以内に受信できない場合に、前記変更申請通知を送信する、
   ことを特徴とする請求項１記載のデータベースシステム。
3. 前記差分送信部は、前記変更処理前の前記マスターノードに対して定期的に問合せを行い、当該問合せに対する応答を受信した場合に、前記差分データを送信する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のデータベースシステム。
4. 前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理、および、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理は、マスターフラグのＯＮ／ＯＦＦを切り替える処理である、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータベースシステム。
5. 一つのマスターノードと一つまたは複数のスレーブノードとを含むグループ内においてマスタースレーブ方式のレプリケーションを行うデータベースシステムにおける前記マスターノードと前記スレーブノードとの状態を管理するマスタースレーブ管理方法であって、
   前記スレーブノードが、
   前記マスターノードからの応答が無いことを検知した場合に、前記マスターノードへの変更を申請する変更申請通知を前記グループ内の他の前記スレーブノードに送信する申請通知送信ステップと、
   前記変更申請通知を受信した場合に、前記グループ内の前記マスターノードおよび他の前記スレーブノードから最新のトランザクション番号を取得し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号よりも小さい場合、または、前記マスターノードから前記トランザクション番号を取得できなかった場合に、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更許諾通知を送信し、前記マスターノードから取得した前記トランザクション番号が、前記変更申請通知の送信元となる前記スレーブノードから取得した前記トランザクション番号以上である場合、前記送信元の前記スレーブノードに対して変更不許諾通知を送信する許諾通知送信ステップと、
   前記変更許諾通知を受信した場合に、前記スレーブノードから前記マスターノードへの変更処理を実行し、当該変更処理前の前記マスターノードに対して更新情報の差分データを送信する差分送信ステップと、を含み、
   前記応答が無いことが検知された前記マスターノードが、
   前記差分データを受信した場合に、前記マスターノードから前記スレーブノードへの変更処理を実行し、前記差分データを用いて自ノードのデータを更新する差分更新ステップを、含む、
   ことを特徴とするマスタースレーブ管理方法。
6. 請求項５に記載の各ステップをコンピュータに実行させるためのマスタースレーブ管理プログラム。

Images