JPH02247748A - マルチプロセッサによるデータベース処理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 データベースのリソース管理をローカルメモリを中心に
行う局所処理と、共用メモリを中心に行う共用処理とを
、アクセス状況に応じて、動的に変更するようにしたマ
ルチプロセッサによるデータベース処理方式に関し。

データベースのリソースに対するアクセス状況に応じて
、インテグリテイ保証を効率的、に行い。

アクセス性能を向上させることを口約とし。

データベースのある単位であるリソースごとに。

共用処理の対象になるか局所処理の対象になるかを記憶
するデータベース管理情報記憶部と、データベース管理
情報記憶部の設定情報に従って、アクセスのための制御
を、各プロセッサモジエールにおいてシンメトリックに
処理する共用処理または非シンメトリックに処理する局
所処理のいずれかで行うアクセス管理部と、共用処理管
理および局所処理管理を切り替える共用・局所変更制御
部とを備えるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、データベースのリソース管理をローカルメモ
リを中心に行う局所処理と、共用メモリを中心に行う共
用処理とを、アクセス状況に応じて、動的に変更するよ
うにしたマルチプロセッサによるデータベース処理方式
に関する。

マルチプロセッサシステムは、密結合マルチプロセッサ
システムと、疎結合マルチプロセッサシステムとに大別
されるが、さらにこれらを複合させたものや、密結合と
疎結合との中間的なものなど、多種多様のシステム構成
が、実用化されてきている。

一方、データベース管理システムを、１つのプロセッサ
上で実現するには、レスポンスにある程度の限界が生じ
るので、マルチプロセッサで処理することが考えられて
いるが、データを常に正しい状態に維持するためのイン
テグリテイ保証の処理時間が増大する傾向にある。処理
性能を向上させるためには、このインテグリテイ保証を
効率的に行うことが必要とされる。

〔従来の技術〕

第７図は従来のマルチプロセッサによるデータベース処
理方式の例を示す。

第７図（イ）、（ロ）において、プロセッサモジュール
１１は、それぞれＣＰＵおよびローカルメモリ２５を持
つ処理装置である。各プロセッサモジュール１１は、バ
ス結合、され、プロセッサ間通信が可能になっている。

データベースのリソース（資源）２２は１通常。

グラニユールと呼ばれる単位、すなわち、データベース
中のあるデータ集合の単位で、アクセスが管理される。

この単位は２例えばファイルレベルのこともあり、レコ
ードレベルのこともある。

このリソース２２に対するアクセスでは、アクセス競合
によるデータ矛盾の発生防止や、障害発生時における復
旧など、データの完全性を維持するためのインテグリテ
イ保証を行わなければならない。

従来、第７図（イ）に示すようなシステムでは。

二次記憶のデータベース実体格納部１３に格納されたデ
ータについて、各プロセッサモジュール１１の担当する
リソース２２が、あらかじめ静的にまたは負荷状況に応
じて動的に決められ、その各リソース２２に対するイン
テグリテイ保証を、各プロセッサモジュール１１が、す
べて局所的に行うようにしていた。

一方、第７図（ロ）に示すようなシステムでは。

データベース実体格納部１３から読み出したリソース２
２を、各プロセッサモジュール１１がアクセス可能な共
用メモリｌＯ上に置き、排他制御。

バッファ制御などの処理を、システム全体で共通に行う
ことにより、すなわち、各プロセッサモジュール１１が
シンメトリックに行うことにより。

共用処理としてのインテグリテイ保証を実現していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の処理方式では、インテグリテイ保証を。

各プロセッサモジュール１１に閉じた局所処理で行うか
、システム全体に共通な共用処理で行うかのいずれかで
あり、あるリソース２２について。

局所処理で行ったり、共用処理で行ったりすることはな
かった。

第７図（イ）に示すような、リソース２２を局所処理で
管理する方式では、あるプロセッサモジュール１１が持
つリソース２２を、他のプロセッサモジュール１１がア
クセスしたい場合、プロセッサ間通信により、排他制御
のためのロック依頼や、バッファアクセス依鎖を、管理
部のプロセッサモジュール１１に対して行う、そのため
の通信オーバヘッドが大きく、複数のプロセッサモジュ
ール１１からアクセスされる可能性の大きいリソース２
２については、処理性能が非常に悪くなるという問題が
あった。

また、あるリソース２２についての最適配分を行う場合
２人間がアクセスの統計データ等を参考にして１割り振
るべきプロセッサモジュール１１を決定しなければなら
なかったので、チューニングが難しいという問題があっ
た。

一方、第７図（ロ）に示すような、リソース２２を共用
処理で管理する方式では、あるリソース２２について、
特定の１つのプロセッサモジュール１１だけが多くアク
セスする場合であっても。

常に、システム全体を考慮した排他制御やバッファ制御
などの管理を行う必要があるため、その処理コストが大
きくなり、効率的なアクセス制御ができなくなるという
問題があった。

本発明は上記問題点の解決を図り、データベースのリソ
ースに対するアクセス状況に応じて、インテグリテイ保
証を効率的に行い、アクセス性能を向上させることを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の構成例を示す。

第１図において、１０は共用メモリ、１１−１゜１１−
２．・・・はプロセッサモジュール（ＰＭ）。

１２は各プロセッサモジュール１１と共用メモリ１０と
を接続する高速バス、１３はデータベース実体格納部、
２０はデータベース管理情報記憶部。

２１は排他制御情報を記憶するロック情報記憶部。

２２はデータベースのある単位であるリソース。

２３はリソース２２へのアクセスを管理するアクセス管
理部、２４は共用・局所変更制御部、２５は各プロセッ
サモジエールが持つローカルメモリ。

２６は各プロセッサモジュール内における排他制御情報
を記憶する局所ロック情報記憶部を表す。

各プロセッサモジュール１１−１．１１−２゜・・・は
、それぞれローカルメモリ２５を持ち、また。

共用メモリ１０にバス結合されている。さらに。

このシステムでは、各プロセッサモジュールに。

データベース実体格納部１３が、Ｉ１０バス１４を介し
て接続され、各プロセッサモジュールから同等にアクセ
スできるようになっている。なお。

２つのバスを１つで構成してもよい。

データベースのリソース２２の管理は、データベース管
理情報記憶部２０に設定された管理情報に基づいて行う
、データベース管理情報記憶部２０は、共用メモリ１０
に配置されることもあり。

ローカルメモリ２５に配置されることもある。

本発明では、データベース管理情報記憶部２０内に、ア
クセス対象になっているリソース２２が。

共用処理の対象になっているか１局所処理の対象になっ
ているかを示す共用／局所表示部が設けられている。こ
のデータベース管理情報記憶部２０は、ローカルメモリ
２５内にあってもよい。

各プロセッサモジュール１１−１．１１−２゜・・・は
、それぞれ対称的な同じ構成となっており。

アクセス管理部２３と共用・局所変更制御部２４とを持
つ。

アクセス管理部２３は、共用メモリＩＯ上にあるリソー
ス２２の管理機能と、ローカルメモリ２５上にあるリソ
ース２２の管理ｌｌｌ能とを備えている。

これらのリソース２２に対する共用処理では。

リソース２２に対するインテグリテイ保証の処理を、各
プロセッサモジュールがシンメトリックに行う、ここで
、シンメトリックとは、どのプロセッサモジュールがリ
ソース２２にアクセスしても。

同様な処理シーケンスで制御が行われることを意味する
。

局所処理では、リソース２２に対するインテグリテイ保
証の処理を、そのリソース２２が割り当てられた特定の
プロセッサモジュールが行う。すなわち、リソース２２
を管理するプロセッサモジュールと、他のプロセッサモ
ジュールとの処理は。

非シンメトリックになる。

リソース２２に対するアクセスの制御を、共用処理とし
て行うか１局所処理として行うかは、デ−タベース管理
情報記憶部２０の共用／局所表示部を参照して決定する
。

共用・局所変更制御部２４は、各リソース２２ごとにア
クセス状況を管理し、アクセス頻度が特定なプロセッサ
モジュールに偏在しているとき。

そのリソース２２をその特定なプロセッサモジュールに
よる局所処理対象とし、アクセス頻度が特定なプロセッ
サモジュールに偏在していないとき。

そのリソースを共用処理対象とする変更制御を行う。す
なわち、各リソース２２のアクセス状況を監視すること
により、データベース管理情報記憶部２０の共用／局所
表示部を更新して、共用から局所、または局所から共用
へのリソース管理の変更制御を行う。

〔作用〕

第２図は本発明の作用説明図である。

本発明は、データベースのリソース管理について、ロー
カルメモリを中心に行う局所処理と、共用メモリを中心
に行う共用処理とを、共用・局所変更制御により、アク
セス状況に応じて、動的に変更するようにしたものであ
る。

局所処理の場合、リソースに対するアクセスのための排
他制御やバッファ制御を、そのリソースを管理する特定
のプロセッサモジュールが行う。

リソースに対するアクセスが、特定のプロセッサモジュ
ールに偏在している場合、排他制御やバッファ制御を局
所的に行うことにより、大部分のアクセス制御を高速化
することが可能になる。

共用処理の場合、インテグリテイ保証をシステム全体に
ついて行うので、特定のプロセッサが行う自分が管理す
るリソースに対する局所処理の場合に比べて、処理が遅
くなることもある。しかし。

アクセスが特定のプロセッサモジュールに偏在すること
なく、各々のプロセッサから均等にアクセスされるよう
なリソースについては、特定のプロセッサモジュールに
対する負荷の集中を回避し。

また、特定のプロセッサに対するアクセス依頼などの通
信コストの増大を防ぐことが可能になり。

システム全体としてのスループットを向上させることが
できる。

本発明では、第２図に示すように、アクセスが特定のプ
ロセッサモジュールに偏在する場合１局所処理管理とし
、偏在傾向が解消した場合、共用処理管理とするように
動的に変更制御を行うので。

リソースのアクセス状況に応じた最適なアクセス管理を
行うことができるようになる。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例によるシステム構成例、第４
図は本発明の一実施例に係る処理概要説明図、第５図は
本発明の一実施例で用いる管理用データ説明図、第６図
は本発明の一実施例に係る共用・局所変更制御の処理の
例を示す。

本発明は２例えば第３図に示すようなマルチプロセッサ
システム上で実施される。第３図において、ＳＳＵは共
用メモリ装置、ＳＣＡはＩ１０インタフェースアダプタ
、ＤＫはディスク記憶装置。

ＤＬＰはデータリンクプロセッサ、ＤＲＣは回線制御を
行うドライバ・レシーバ・カードを表す。

各プロセッサモジュール１１は、１台または複数台のＣ
ＰＵとローカルメモリ２５とを持っている。ローカルメ
モリ２５に対しては、キャッシュメモリのような利用の
仕方でＩｌｏの削減が可能である。また、各プロセッサ
モジュール１１は。

バスコントローラ（図示省略）による制御のもとに、高
速バス１２を介して、共用メモリ装置ＳＳＵに対するア
クセスを行うことができるようになりでいる。

バスオペレーションの高速化と障害対策のため。

高速バス１２やＩ１０バス１４などは、多重化されてい
る。もちろん、−重でもよい。

各プロセッサモジュール１１は、あるプロセッサモジュ
ール１１の処理を、他のプロセッサモジュール１１が代
わりに行うことができるように構成される。したがって
、プロセッサモジュール１１の障害時には、その障害装
置をシステムから切り離して、残りのプロセッサモジュ
ール１１により、サービスを続行することができるよう
になっている。

データベースの実体は、光ディスクや磁気ディスクなど
のディスク記憶装置ＤＫに格納され、どのプロセッサモ
ジュール１１からも、Ｉ１０バス１４およびアダプタＳ
ＣＡを介してアクセスできるようになっている。

このようなシステムに類似したシステムとして。

日経ＢＰ社発行の「日経エレクトロニクスＮａ４６１゜
１９８８年１１月２８日号Ｊ、Ｐ１１０〜Ｐ１１５に示
されているような各種のシステムが知られているが、こ
れらに限らず、共用メモリをバス結合した種々のマルチ
プロセッサアーキテクチャ上で９本発明を実現すること
が可能である。

端末等からのデータベースへのアクセス要求の処理は、
第４図に示すように行われる。

第４図（イ）は、メツセージを入力して、応用プログラ
ムＡＰＰを起動するまでの処理の流れ。

第４図（ロ）は、データベース管理部の処理の流れを示
している。以下の説明における■〜■は。

第４図に示す■〜■に対応する。

■　任意のプロセッサモジュール１１で、データベース
検索要求などのメツセージの入力処理を行う、メツセー
ジを入力する端末ごとに、その入力処理を担当するプロ
セッサモジュール１１をあらかじめ決めておいてもよい
。

■　メツセージに従って、実行すべき応用プログラムＡ
ＰＰがアクセスするデータベースと、各プロセッサモジ
ュール１１ごとの負荷状況に応じて２各プロセツサモジ
ユール１１の応用プログラムＡＰＰにメツセージを振り
分ける。

■　これにより、メツセージを振り分けられた応用プロ
グラムＡＰＰの実行が開始される。応用プログラムＡＰ
Ｐは、必要に応じてデータベース操作言語によるアクセ
ス要求を、データベース管理部に対して行う。

■　データベース管理部では、アクセス管理部２３が、
応用プログラムＡＰＰとのインタフェースに従って、ア
クセス要求があったリソースに対する排他制御、すなわ
ち、アクセス軸合を避けるためのロック制御を行う、こ
の排他制御は、アクセスするリソースが共用処理対象と
なっているか。

局所処理対象となっているかで異なり、システム全体ま
たは特定のプロセッサモジュールの範囲で有効なロック
管理を行う。

■〜■　排他制御と同様に、リソースが共用処理対象と
なっているか１局所処理対象となっているかにより、共
用メモリとローカルメモリとを使い分けて、バッファ制
御を行う、必要に応じて、二次記憶へのアクセスも行う
。そして、アクセス結果を、依顛元の応用プログラムＡ
ＰＰに通知する。

■　以上のアクセスの処理とは別に、共用・局所変更制
御部２４は、各プロセッサモジエールのアクセス状況を
管理・維持する。各リソースについて、共用処理対象と
するか局所処理対象とするかを判定するための情報の収
集も行う。

■　各リソースについて、アクセス頻度が特定のプロセ
ッサモジュールに集中しているか否かを調べる。そして
２局所処理管理をするか共用処理管理をするかを決定す
る。

■　共用または局所の管理形態の変更が必要になった場
合、管理情報およびリソースを、共用メモリおよびロー
カルメモリ間で移動し、共用・局所の変更処理を行う、
共用・局所変更制御部２４は。

以上の処理を、所定の間隔で周期的に、または他の適当
な契機で行う。

共用処理および局所処理の管理のために使用する管理用
データとして２例えば第５図に示すようなデータがある
。

第５図に示すスペース管理表３０は、データベースを管
理する空間管理情報を保持するテーブルである０本実施
例では、１つのプロセッサモジュール内に複数のアドレ
ス空間を持つことができ。

各空間に共通のカーネル（核）部によって、その空間お
よびデータベースの管理を行うようになっている。空間
異常時には、相互にバックアップ可能である。スペース
管理表３０は、データベース属性表３１へのポインタを
持つ。

データベース属性表３１は、リソースごとに次のような
情報を持つ。

（ａ）　　リソース名：データベースのリソースごとの
共用・局所を管理する単位に付加される名前である、こ
の名前により、実際に配置されているデータベースのリ
ソース２２が識別できるようになっている。すなわち、
バッファ管理情報３２を介して、共用バッファまたはロ
ーカルメモリ内のバッファで管理されているデータとの
対応がとれるようになっている。

（′ｂ）共用／局所表示：対応するリソース２２が。

共用型で制御されているのか９局所（偏在）型で制御さ
れているのかを示すフラグ等による表示である。この表
示に従って、リソース２２やその管理情報を、共用メモ
リに配置するか否かなどが決定される （Ｃ）　　アクセス状況ポインタ：データベースアクセ
ス状況表３３をポイントする。

（ｄ）　　データベース配置情報：局所型の場合に、そ
のインテグリテイを保証するプロセッサモジュールの識
別子を持つ。

データベースアクセス状況表３３は、各リソースごとの
アクセス状況の管理のために５各プロセツサモジユール
が何回そのリソースにアクセスしたかを示す次のような
情報を持つ。

（ａｌ　　Ｐ　Ｍ　−Ｉ　Ｄ　：そのリソースに直接ま
たはアクセス依頼により間接的にアクセスしたプロセッ
サモジュールの識別子である。

（ｂ）　　参照回数・更新回数：プロセッサモジュール
ごとの参照または更新のアクセス回数である。

第５図に示す管理用データの制御表は、共用メモリ内や
プロセッサモジュール内のローカルメモリに配置されて
いる。

リソースが局所型の場合、データベース属性表３１、デ
ータベースアクセス状況表３３は、その局所制御を行っ
ているプロセッサモジュールのローカルメモリに存在す
る。

リソースが共用型の場合、データベース属性表３１は、
共用メモリ上にあるが、データベースアクセス状況表３
３は、共用メモリ上と各プロセッサモジュール内のロー
カルメモリ上に配置され。

プロセッサモジュールは、そのプロセッサモジュールの
アクセス状況だけの情報を更新している。

共用メモリ上には、ある時間間隔で、各プロセッサモジ
ュールから、アクセス状況のデータが収集されるように
なっている。

局所型のインテグリテイ保証によるデータベースアクセ
スおよび共用型のインテグリテイ保証によるデータベー
スアクセスの処理については９分散データベース管理シ
ステム等において、それぞれ個別的に従来から知られて
いるので、その処理内容の詳細な説明は省略する。

特に２本発明に関連する共用・局所変更制御の処理は、
所定の周期で起動され１例えば第６図に示す処理■〜Ｏ
のように行われる。

■　各リソースに対して、それが共用型または局所型に
固定化されているかどうかを判定する。

アクセス状況によらずに、オペレータまたはシステム管
理者がリソースのタイプを固定的に指定している場合に
は、共用・局所の変更は行わない。

■　各プロセッサモジュールでのアクセス状況を収集し
、共用メモリ上にあるデータベースアクセス状況表に登
録する。

■　現在２着目しているリソースが、共用型か局所型か
をデータベース属性表により判定する。

共用型の場合、処理■へ９局所型の場合、処理■へ移る
。

■　アクセス状況の結果を参照し、あるプロセッサモジ
ュールでのアクセスが、他のプロセッサモジュールでの
アクセスより、極端に多いかどうかを調べる。アクセス
が偏在していない場合。

そのリソースに対する処理を終了する。

■　局所型と判定されたリソースのインテグリテイを保
証するプロセッサモジュールを、′・そのアクセスが極
端に多いプロセッサモジュールとする。

■　この時点でデータベースアクセス状況表をクリアし
て、今後、インテグリテイ保証を行うプロセッサモジュ
ールに、これらの管理情報を移す。

■　バッファ管理についても９局所処理管理へ移行し、
データベースの最新性の管理を９局所型と判定されたプ
ロセッサモジュールで行うようにする。

■　データベースのアクセス効率をよくするため３この
リソースのためのデータベースバッファを。

局所処理を行うプロセッサモジュールのローカルメモリ
に設けたバッファに移行する。

■　現在１局所型である場合、その局所処理を行うプロ
セッサモジュールでは、各プロセッサモジュールからの
アクセス依頼に基づいて、それらのアクセス状況の登録
を行っている。その結果を参照し１局所処理を行ってい
るプロセッサモジュールのアクセス回数が、他のプロセ
ッサモジュールによるアクセス回数（アクセス依頼回数
）のどれかよ切も少ない場合、そのリソースを共用と判
定し、共用型へ移行する処理［相］〜＠を実行する。

■　この時点でデータベースアクセス状況表をクリアし
て、今後、インテグリテイ保証を行うプロセッサモジュ
ールのローカルメモリから、これらの管理情報を共用メ
モリ上へ移動する。

■　バッファ管理によるデータベースの最新性の管理も
、共用処理管理とする。すなわち、各プロセッサモジュ
ールがシンメトリックにリソースを管理する。

■　このリソースのためのデータベースバッファを、共
用メモリ上に移動し、他のプロセッサモジュールによる
参照効率を上げる。なお、共用型のリソースでも、必ず
しもすべて共用メモリ上で処理しなければならないわけ
ではなく０例えばロックをかけたうえで、そのコピーを
ローカルメモリに移して処理することもできる。

上記実施例におけるリソース管理の共用から局所への移
行、または局所から共用への移行の条件は、−例であり
１種々の条件設定を行うことが可能であることは言うま
でもない０例えば１強制的に人が決める場合、計画的に
スケジュールを変える場合などもある。

〔発明の効果〕

以上説明したように３本発明によれば、データベース・
リソースのアクセス状況に応じて、共用型のインテグリ
テイ保証または局所型のインテグリテイ保証が自動的に
選択され、リソース管理の最適配置により、アクセスの
高速化および通信オーバヘッドの削減などの処理コスト
の低下を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成例。 第２図は本発明の作用説明図。 第３図は本発明の一実施例によるシステム構成例。 第４図は本発明の一実施例に係る処理概要説明図。 第５図は本発明の一実施例で用いる管理用データ説明図
２ 第６図は本発明の一実施例に係る共用・局所変更制御の
処理の例。 第７図は従来技術の例を示す。 図中、１０は共用メモリ、１１−１．１１−２゜・・・
はプロセッサモジュール、１２は高速バス、１３はデー
タベース実体格納部、１４はＩ１０バス２２０はデータ
ベース管理情報記憶部、２１はロック情報記憶部、２２
はリソース、２３はアクセス管理部、２４は共用・局所
変更制御部、２５はローカルメモリ、２６は局所ロック
情報記憶部を表す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれローカルメモリ（２５）を持つ複数のプロセッ
   サモジュール（１１−ｉ）と、これらの各プロセッサモ
   ジュールにバス結合される共用メモリ（１０）とを備え
   たマルチプロセッサシステムによるデータベース処理方
   式において、 データベースのある単位であるリソースごとに、共用処
   理の対象になるか局所処理の対象になるかを記憶するデ
   ータベース管理情報記憶部（２０）と、データベースに
   対するアクセス依頼に対し、上記データベース管理情報
   記憶部の設定情報に従って、アクセスのための制御を、
   各プロセッサモジュールにおいてシンメトリックに処理
   する共用処理または非シンメトリックに処理する局所処
   理のいずれかで行うアクセス管理部（２３）と、データ
   ベースのある単位であるリソースごとにアクセス状況を
   管理し、アクセス頻度が特定なプロセッサモジュールに
   偏在しているとき、そのリソースをその特定なプロセッ
   サモジュールによる局所処理対象とし、アクセス頻度が
   特定なプロセッサモジュールに偏在していないとき、そ
   のリソースを共用処理対象とする共用・局所変更制御部
   （２４）とを備えたことを特徴とするマルチプロセッサ
   によるデータベース処理方式。