JP5930552B2 - 分散データベースシステム - Google Patents

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Description

本発明は、分散データベースシステムにおいてデータをロックする技術に関する。
分散データベースシステムは複数のデータベース装置で構成され、相関するデータ群が分散管理されている。例えば図7に示すように、ユーザデータD1が複数のレコードA〜Dで構成されている場合、各レコードA〜Dにユーザ識別子αを付与し、複数のデータベース装置1に分散して収容する。このようなユーザデータD1はシステム外部から隠蔽され、外部サーバ3からの要求に応じてシステム内部でユーザデータD1を分散解決して提供する。
ここで、例えばデータベース装置(3)1cがユーザデータD1のレコードAを操作(データ更新)する場合、他のレコードB〜Dとのデータ整合性を担保するため、相関データ群内の全レコードA〜Dは同時にロックされる(図8参照)。これにより、他のデータベース装置(4)1d等によるユーザデータD1の操作が不能になるため、レコード間のデータ整合性が保証される。
鈴木、外2名、"情報データベース技術(未来ねっと技術シリーズ)"、電気通信協会、2000年、p.36-39
しかしながら、システム規模やデータベース装置間の物理的距離の違いからロック要求の到達時間が異なるため、全レコードをロックするまでにロック未完了のレコードに他のデータベース装置からアクセスされると、全レコードのロックが完了せず、データを操作しないまま処理に失敗する可能性がある(図9参照)。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、分散データベースシステムに分散配置された複数のデータにおけるデータ間の不整合を抑止することを目的とする。
本発明の分散データベースシステムは、複数のデータベース装置を備える分散データベースシステムであって、上記複数のデータベース装置の各々からロック取得要求を受信して、当該ロック取得要求に含まれるデータの親レコードのロック要求を行い、当該ロック要求の応答を受信して上記ロック取得要求を行った上記データベース装置にロック完了通知を返信するロックマネージャと、上記データベース装置は、上記ロック要求を受け付けて、上記親レコードがロックされているかを確認するレコードロック可否判定部と、上記親レコードを自データベース装置がロックした場合にのみ、上記データの複数のレコードの一部又は全部を更新するレコード更新部と、を具備する。
本発明によれば、ロック取得要求により、親レコードがロックできた場合にのみ複数のレコードの一部又は全部を更新するため、分散配置された複数のデータにおけるデータ間の不整合を抑止できる。
更に、ロックマネージャは、各々のデータベース装置から要求されるロック取得要求の一元管理を行うので、ロック取得要求を順を追って処理することが可能になる。その結果、排他的制御が求められるデータ操作の逐次化を実現することが出来る。
本発明の実施形態の分散データベースシステム100のシステム構成例を示す図。 レコード単位で分散収容されるデータの例を示す図。 分散データベースシステム100を構成するロックマネージャ10と、データベース装置20aの機能構成例を示す図。 ロック取得要求リスト12が記録したロック取得要求の例を示す図。 親レコードが他のデータベース装置に収容されている場合の分散データベースシステム100の動作シーケンスの例を示す図。 データグループのデータを更新する場合の分散データベースシステム100の動作シーケンスの例を示す図。 分散データベースシステムを示す図。 従来のロック方式を示す図。 従来のロック方式の課題を示す図。
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには
同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
〔実施形態〕
図1に、本実施形態の分散データベースシステム100のシステム構成例を示す。分散データベースシステム100は、ロックマネージャ10と、複数のデータベース装置20と、を備える。
複数のデータベース装置20は、データベース装置(1)20a、データベース装置(2)20b、データベース装置(3)20c、…、を備える。各々のデータベース装置20*は、ノードとも称され、例えばROM、RAM、CPU等で構成されるコンピュータに所定のプログラムが読み込まれて、CPUがそのプログラムを実行することで実現されるものである。なお、20*の「*」は、a,b,c,…の何れかであることを表す。以降の説明では、特に必要としない場合「*」の表記を省略する。
ここで、分散して複数のデータベース装置20に格納されるデータとレコードについて説明する。図2に、レコード単位で、複数のデータベース装置20に分散収容されるデータの一例を示す。レコードは、データの最小単位であり、相関性を持つ複数のレコードが集まってデータを構成する。また、そのデータを複数個束ねてデータグループを構成する場合もある。
図2に示すデータ1は、データベース装置(1)20aに格納されているレコードA1とC1、データベース装置(2)20bに格納されているレコードB1とD1、の4つのレコードから成る。また、データ2は、データベース装置(2)20bに格納されているレコードA2、データベース装置(3)20cに格納されているレコードC2、データベース装置(4)20dに格納されているレコードB2とD2、の4つのレコードから成る。このように、分散して格納されるデータベース装置20の数は、データによって異なる。また、図2ではその表記を省略しているが、データ1とデータ2とを束ねてデータグループ1を構成しても良い。
更に、レコードA1,A2は、例えば「Key」、「F1」、「F2」、「F3」の4つのフィールドで構成される。「Key」は、例えばユーザを特定する識別子、「F1」〜「F3」はユーザ情報の、例えば契約項目である。契約項目とは、例えば「留守番電話」、「ナンバーディスプレイ」等のユーザの契約内容を表す項目である。同じデータ内のレコードは、同値のフィールドを持つ。同値のフィールドとは、データ1では例えばユーザを特定する識別子(U013)、データ2では例えばユーザを特定する識別子(U195)、である。
本実施形態では、データ内のレコードのうちの1つを「親レコード」として規定する。図2に示す例では、ユーザの契約項目に関する情報が格納された例えばレコードA1とA2を、「親レコード」とする。
本実施形態の分散データベースシステム100(図1)のロックマネージャ10は、複数のデータベース装置20の各々からロック取得要求を受信して、当該ロック取得要求を行ったデータベース装置20にロック要求を送信し、当該ロック要求の送信に対する応答を受信し、当該ロック取得要求を行ったデータベース装置20にロック完了通知を返信する。データベース装置20のレコードロック可否判定部21は、ロック要求を受け付け、親データがロックされているかを確認する。ロック要求を受け付けたデータベース装置20のレコード更新部22は、親データを自データベース装置20がロックした場合にのみ、複数のデータの一部又は全部を更新する。
最初に、自データベース装置内に更新対象データの親レコードが収容されている場合を例に、分散データベースシステム100の動作を、図1と図2とを参照して説明する。例えば、データ1(図2)を操作する場合、データベース装置(1)20aからロックマネージャ10にロック取得要求を送信する。ロック取得要求を受信したロックマネージャ10は、親レコードのレコードA1に対するロック要求を、データベース装置20aに送信して要求する。
ロック要求を受け付けたレコードロック可否判定部21aは、親レコード(レコードA1)がロックされているかを確認する。そして、データベース装置20aのレコード更新部24aは、ロック取得要求の応答としてロック完了通知を受けた場合にのみ、自らがロックしたデータ1の複数のレコード(A1,B1,C1,D1)の一部又は全部を更新する。
ロック不可の場合は、既にデータベース装置20aを除く他のデータベース装置20が先にデータ1をロックしているので、データベース装置20aはレコードを更新しない。よって、自データベース装置が親レコードをロックした場合のみ、レコードの内容が更新されるので、相関するレコード間のデータの整合性を確実に保証することが出来る。
図3に、ロックマネージャ10とデータベース装置20aのより具体的な機能構成例を示して、更に詳しく分散データベースシステム100の動作を説明する。なお、図3は、表記の関係から、データベース装置20aの1台のみを表記しているが、ロックマネージャ10には2台以上の複数のデータベース装置20が接続される(図1参照)。
〔ロックマネージャ〕
ロックマネージャ10は、ロック取得要求受信部11、ロック取得要求リスト12、レコードロック取得要求部13、共有データ記憶部14、ロック応答返信部15、を具備する。ロック取得要求受信部11は、複数のデータベース装置20の各々からロック取得要求を受信し、ロック取得要求を順にロック取得要求リスト12に記録する。
ロック取得要求リスト12は、記録した各々のロック取得要求がアンロックされるまで保持する。例えば、データベース装置(1)20aからデータ1、データベース装置(2)20bからデータ2、データベース装置(3)20cからデータグループ1の順で、それぞれのデータのロック取得要求を受信したと仮定すると、ロック取得要求リスト12には、各ロック取得要求を識別する識別子と、要求元のデータベース装置と、更新対象のデータと、が記録される。図4に、ロック取得要求リスト12に記録されたロック取得要求の例を示す。1列目は識別子であるロックID、2列目は要求元、3列目は更新対象データ、である。
共有データ記憶部14は、ロック取得要求の対象とするデータの親レコードが、何れのデータベース装置20に格納されているかを記憶する。図2で説明したデータ例の場合、「データ1」に対して「データベース装置(1)」とレコードA1、「データ2」に対して「データベース装置(2)」とレコードA2、とを記憶する。なお、データ1,2内の親レコード以外のレコードの格納先情報も記憶するようにしても良い。
レコードロック取得要求部13は、ロック取得要求リスト12に記録されているロック取得要求を順に読み出し、共有データ記憶部14を参照して親レコードのロック要求を、ロック取得要求の要求元のデータベース装置20に送信する。ロック要求には、対象とするデータの親レコードを収容するデータベース装置と親レコードを特定できる情報が添付されて送信される。ロック要求に添付される情報について、詳しくは後述する。
ロックマネージャ10のレコードロック取得要求部13は、当該ロック要求の応答を、データベース装置20から受信する。ロック応答返信部15は、レコードロック取得要求部13がロック要求の応答を受信すると、ロック取得要求の要求元のデータベース装置20にロック完了通知を返信する。
〔データベース装置〕
データベース装置20aは、レコードロック要求部21a、レコードロック可否判定部22a、レコードロック部23a、レコード更新部24a、レコード記憶部25a、レコードアンロック部26a、を具備する。レコードロック要求部21aは、ロックマネージャ10に対して、ロック取得要求を送信して、当該ロック取得要求に含まれるデータの親レコードのロックを要求する。
レコードロック可否判定部21aは、ロックマネージャ10のレコードロック取得要求部13からのロック要求を受け付けて、当該ロック要求の対象とするデータの親レコードがロックされているかを判定する。レコードロック部23aは、ロック可の判定結果を受けて、当該ロック取得要求の対象とするデータの親レコードをロックすると共に、ロック応答を、ロックマネージャ10のレコードロック取得要求部13に返す。
レコード更新部24aは、ロックマネージャ10のロック応答返信部15からロック完了通知を受信すると、レコード記憶部25aに記憶されている上記ロック取得要求の対象とするデータを構成するレコードを、更新する。レコードアンロック部26aは、レコードの更新が終了すると、更新したレコードをアンロックし、ロックマネージャ10に対してレコードアンロックを通知する。
レコード記憶部25aは、データベース装置20aが記憶するデータのレコードを記憶する。データベース装置(1)20aのレコード記憶部25aは、図2に示すデータベース装置(1)20aの列の縦方向のレコードを記憶する。縦方向のレコードは、…でその表記を省略しているが多数存在する。
分散データベースシステム100の動作シーケンスを参照して、その動作を更に詳しく説明する。動作する状況を場合分けして説明を行う。
〔親レコードが他のデータベース装置に収容されている場合〕
例えば、データベース装置(2)20bが、データベース装置(1)20aに収容されたデータ1のレコードC1を更新する場合を例に説明する。図5に、その場合の分散データベースシステム100の動作シーケンスを示す。
最初に、データベース装置(2)20bのレコードロック要求部21bが、ロックマネージャ10のロック取得要求受信部11に対してロック取得要求を送信する(ステップS1)。ロックマネージャ10のロック取得要求受信部11は、受信したロック取得要求をロック取得要求リスト12に記録する(ステップS2)。
レコードロック取得要求部13は、ロック取得要求リスト12に記録されているロック取得要求を順に読み出し(ステップS3)、共有データ記憶部14を参照(ステップS4)して親レコードのロック要求を行う(ステップS5)。この例では、データ1の親レコードA1は、データベース装置(1)20aに収容されているので、当該データベース装置(1)20aと親レコードA1とを表す情報が、ロック要求に添付されてデータベース装置(2)20bに送信される。
レコードロック可否判定部22bは、データベース装置(1)20aのレコードロック可否判定部22aに対して、親レコードA1のロック要求を送信する(ステップS6)。レコードロック可否判定部22aは、データベース装置(2)20bから転送されたロック要求を受け付けて、親レコードA1がロックされているかを判定する(ステップS7)。データベース装置(2)20bからのロック要求に対してロック可(ロックされていない時)である場合、応答OKをデータベース装置(2)20bのレコードロック可否判定部22bに返す(ステップS8)。レコードロック可否判定部22bは、ロック要求に対するその判定結果を受信し、応答OKの場合(ステップS9のYES)、レコードロック部23bに、親レコードA1をロックするように指示する。
既に親レコードA1がロックされている場合は、応答NGがレスポンスとしてレコードロック可否判定部22bに返ってくる。その場合は、分散データベースシステム100の処理を、ロックマネージャ10のステップS3の処理の前に戻す(ステップS9のNO)。データベース装置(2)20bは、他のデータベース装置20による親レコードA1に対応するデータの更新が終了して、ロック可になるまでステップS3〜ステップS9のNOまでの処理を繰り返す。
レコードロック部23bは、親レコードA1のロック指示を受けると、データベース装置(1)20aのレコードロック部23aに親レコードA1のロックを指示する(ステップS10)。レコードロック部23aは、その指示にしたがって親レコードA1をロックし(ステップS11)、そのレスポンスであるロック応答を、データベース装置(2)20bのレコードロック部23bに返す(ステップS12)。
データベース装置(2)20bのレコードロック部23bは、データベース装置(1)20aからのロック応答のレスポンスを、ロックマネージャ10のレコードロック取得要求部13に送信する(ステップS13)。このロック応答のレスポンスを受信した時点で、データベース装置(2)20bは、データ1のデータを更新する権限を取得する。
ロックマネージャ10のロック応答返信部15は、レコードロック取得要求部13がロック応答のレスポンスを受け取ると、データベース装置(2)20bのレコード更新部24aに、ロック完了通知を返信する(ステップS14)。
データベース装置(2)20bのレコード更新部24bは、データベース装置(1)20aの例えばレコードC1を更新するデータ操作要求を、データベース装置(1)20aのレコード更新部24aに対して送信する(ステップS15)。レコード更新部24aは、レコードC1を更新する(ステップS16)。更新が終了すると、レコード更新部24aは、更新終了を、データ操作要求に対するレスポンスとしてデータベース装置(2)20bのレコード更新部24bに返す(ステップS18)。
更新終了のレスポンスを受けたレコード更新部24bは、レコードアンロック部26bに、親レコードA1のアンロックを指示する。その指示を受けたレコードアンロック部26bは、データベース装置(1)20aのレコードアンロック部26aに、親レコードA1のアンロックを指示する信号を送信する(ステップS19)。
親レコードA1をアンロックする信号を受信したデータベース装置(1)20aのレコードアンロック部26aは、親レコードA1をアンロックする(ステップS20)。そして、親レコードA1のアンロックを、ステップS19のレスポンスとしてデータベース装置(2)20bのレコードアンロック部26bに返す(ステップS21)。親レコードA1のアンロックをレスポンスとして受け取ったレコードアンロック部26bは、ロックマネージャ10のロック取得要求リスト12に対してレコードアンロックを通知する(ステップS22)。
レコードアンロックの通知を受け付けたロックマネージャ10は、ロック取得要求リスト12の親レコードA1のロック取得要求(ステップS5)に対応するロック取得要求を、削除する(ステップS23)。なお、レコードアンロックの通知を、直接、ロック取得要求リスト12に入力してロック取得要求を削除する例で説明を行ったが、ロック取得要求の削除は、当該削除を行う機能部を別に設け、当該機能部が行うようにしても良い。
以上説明したように、ロック取得要求を送信したデータベース装置(2)20bに収容されていないデータのレコードも更新することができる。上記して説明した例では、データベース装置(2)20bが、親レコードA1のロック応答を受信(ステップS12)してから、親レコードA1をアンロックするまでの間(ステップS20)は、データ1のデータを更新する権限は、データベース装置(2)20bのみに与えられる。したがって、他のデータベース装置20からのデータ1に対するレコードの更新は行われないので、データ1のデータ間に不整合が生じることはない。
〔データグループのデータを更新する場合〕
次に、複数のデータを束ねたデータグループのデータを更新する場合を例に、分散データベースシステム100の動作を説明する。データ1とデータ2とを束ねたデータグループ1のデータを、データベース装置(3)20cから更新する場合を例に説明する。
図6に、データベース装置(3)20cからデータグループ1のデータ1のレコードD1を更新する場合の分散データベースシステム100の動作シーケンスを示す。
ロックマネージャ10のレコードロック取得要求部13が、ロック取得要求リスト12に記録されているロック取得要求を順に読み出し(ステップS3)、共有データ記憶部14を参照(ステップS4)するまでの動作は、上記した説明と同じである。この例では、ロック取得要求の要求元が、データベース装置(3)20cであるので、ロックマネージャ10がロック要求を送信する先は、データベース装置(3)20cになる(ステップS24)。このロック要求には、親レコードが2つ有るので、2つの収容先と親レコードを表す情報が、ロック要求に添付されてデータベース装置(3)20cのレコードロック可否判定部22cに送信される。
データベース装置(3)20cのレコードロック可否判定部22cは、データベース装置(1)20aのレコードロック可否判定部22aに、親レコードA1のロック要求を送信すると共に、データベース装置(2)20bのレコードロック可否判定部22bに、親レコードA2のロック要求を送信する(ステップS25)。レコードロック可否判定部22aは、データベース装置(3)20cから転送されたロック要求を受け付けて、親レコードA1がロックされているかを判定する(ステップS26)。また、レコードロック可否判定部22bは、親レコードA2がロックされているかを判定する(ステップS27)。
レコードロック可否判定部22aとレコードロック可否判定部22bとは、判定した結果をデータベース装置(2)20cのレコードロック可否判定部22cに返す(ステップS28)。
レコードロック可否判定部22cは、2つロック要求に対する2つの判定結果を受信し、両者が応答OKの場合(ステップS29のYES)、レコードロック部23cに、親レコードA1とA2とをロック、するように指示する。
レコードロック部23cは、親レコードA1とA2のロック指示を受けると、データベース装置(1)20aのレコードロック部23aに親レコードA1のロックを、データベース装置(2)20bのレコードロック部23bに親レコードA2のロックを、それぞれ指示する(ステップS30)。レコードロック部23aとレコードロック部23bとは、その指示にしたがって親レコードA1と、親レコードA2と、をそれぞれロックし(ステップS31とS32)、そのレスポンスであるロック応答を、データベース装置(3)20cのレコードロック部23cに返す(ステップS33)。
データベース装置(3)20cのレコードロック部23cは、データベース装置(1)20aとデータベース装置(2)20bとからロック応答のレスポンスが有った場合に、そのロック応答をロックマネージャ10に送信する(ステップS13)。データベース装置(3)20cは、このロック応答のレスポンスを受信した時点で、データグループ1のデータを更新する権限を取得する。
このように、データグループのデータを更新する場合、ある1台のデータベース装置20は、複数の親レコードのロック取得を要求する。そして、複数の親レコードがロックできた場合に、要求元のデータベース装置20が、データグループのデータを更新する権限を持つ。
ステップS13以降の動作は、データベース装置(3)20cがデータベース装置(2)20bのレコードD1を更新する点と、レコードD1を更新した後にデータベース装置(3)20cがデータベース装置(1)20aと(2)20bのレコードA1とA2のアンロックを指示する点でのみ、上記した図5と異なり、動作シーケンスとしては同じである。よって、以降の動作ステップの参照記号を図5と同じにして、その説明を省略する。
以上説明したように、本実施形態の分散データベースシステム100によれば、ロックマネージャ10が、各データベース装置20から送信されるロック取得要求を、全て受信してロック取得要求リスト12に記録して一元管理を行う。つまり、ロックマネージャ10は、各データベース装置20からのロック取得要求を引き受け、逐次化する。ロック処理時は、要求に含まれるデータの親レコードを全てロックし、ロック応答を要求元のデータベース装置に返す。したがって、分散配置された複数のデータにおけるデータ間の不整合を抑止できる。また、複数のデータで構成されるデータグループに対しても、それぞれの親レコードをロックするので、複数のデータ間におけるデータの不整合も生じさせない。
なお、上記した実施形態では、1台のロックマネージャ10が、複数のデータベース装置20からのロック取得要求を一元管理する例で説明を行ったが、本発明の考えは本実施形態に限定されない。例えば、ロックマネージャ10の機能を、分散配備させても良い。
つまり、複数のデータベース装置20のロック取得要求を管理するロックマネージャを複数台備える分散データベースシステムとしても良い。更に、ロックマネージャ10の機能を、各々のデータベース装置20に持たせるようにしても良い。ロックマネージャ10の機能を分散配備しても、同様の効果を得ることができる。このように本願発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
上記装置における処理部をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における処理部がコンピュータ上で実現される。
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD−ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記録装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としても良い。
また、各手段は、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより構成することにしてもよいし、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしても良い。
10 :ロックマネージャ
11 :ロック取得要求受信部
12 :ロック取得要求リスト
13 :レコードロック取得要求部
14 :共有データ記憶部
15 :ロック応答返信部
20 :データベース装置
21 :レコードロック要求部
22 :レコードロック可否判定部
23 :レコードロック部
24 :レコード更新部
25 :レコード記憶部
26 :レコードアンロック部
100:分散データベースシステム

Claims (2)

  1. 複数のデータベース装置を備える分散データベースシステムであって、
    上記複数のデータベース装置の各々からロック取得要求を受信して、当該ロック取得要求に含まれるデータの親レコードのロック要求を行い、当該ロック要求の応答を受信して上記ロック取得要求を行った上記データベース装置にロック完了通知を返信するロックマネージャと、
    上記データベース装置は、上記ロック要求を受け付けて、上記親レコードがロックされているかを確認するレコードロック可否判定部と、
    上記親レコードを自データベース装置がロックした場合にのみ、上記データの複数のレコードの一部又は全部を更新するレコード更新部と、
    を具備することを特徴とする分散データベースシステム。
  2. 請求項1に記載した分散データベースシステムにおいて、
    上記ロックマネージャは、
    上記複数のデータベース装置の各々からロック取得要求を受信するロック取得要求受信部と、
    上記ロック取得要求を順に記録し、各々のロック取得要求がアンロックされるまで保持するロック取得要求リストと、
    上記ロック取得要求の対象とするデータの親レコードが、何れのデータベース装置に格納されているかを記憶する共有データ記憶部と、
    上記ロック取得要求リストに記録されているロック取得要求を順に読み出し、上記共有データ記憶部を参照して親レコードのロック要求を行い、当該ロック要求に対するロック応答を受信するレコードロック取得要求部と、
    上記ロック取得要求の要求元のデータベース装置に、ロック完了通知を返信するロック応答返信部と、
    を具備することを特徴とする分散データベースシステム。
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