JPH03198133A

JPH03198133A - 分散データベース処理方式

Info

Publication number: JPH03198133A
Application number: JP1336655A
Authority: JP
Inventors: Yojiro Morimoto; 森本　陽二郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-08-29

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は分散型のデータベース管理システムにおけるデ
ータ参照要求に対する処理を効率的に行い得る分散デー
タベース処理方式に関する。

（従来の技術）近時、種々のデータベースを利用した情報処理システム
が盛んに開発されている。特に最近ではデータベースの
大規模化に伴い、複数の計算機サイトにデータベースを
分散配置し、これらの計算機サイトを通信回線を介して
相互に結合することで、上記各計算機サイトに分散配置
されたデータベースを相互利用するようにした分散デー
タベースシステムが開発されている。

即ち、この種の分散データベースシステムは、例えば第
９図に示すようにデータベースを含む複数（ここでは３
個）の計算機サイトＡ、Ｂ、Ｃを通信回線Ｔを介して相
互に結合して構築される。

これらの各計算機サイトは、それぞれ独立した計算機シ
ステムとして動作する機能を有し、例えば第１０図に示
すようにＣＰＵＩを主体とし、主記憶２を備えると共に
、入出力制御装置３を介してデータベースを蓄積した外
部記憶装置４に接続して構成される。そして上記ＣＰＵ
Ｉの制御の下で動作し、主記憶２上に分散データベース
管理部５と分散データベース通信制御部８とを構築し、
通信回線管理部７に接続された通信回線Ｔを介して他の
計算機サイトとの間で適宜データの受け渡しを行ってデ
ータベース参照を行うものとなっている。

尚、データベース参照は、データベースに対する読み出
し・書き込み・消去・追加・初期化等の計算機サイトに
おける操作手続きを示すものである。

この種の分散データベースシステムは、物理的に分かれ
て構築される複数のデータベースを、複数の計算機サイ
トにて協調して利用することを目的として構築されるも
ので、既存の複数のデータベースを後で論理的に結びつ
けることによって、或いは予め決められた分散形態に従
ってデータベースを分散させることにより実現される。

いずれの場合にしろ、データベースは計算機サイト毎に
分離されて構築される。

しかしてこのような分散データベースシステムによれば
、個々のデータベースを相互に協調させることにより高
度な情報を得ることが可能となり、また故障等による危
険を分散させることができる等の利点がある。更にはデ
ータベース参照の為の計算機サイトでの負荷を分散する
ことができ、各データベース毎にその運用に適した管理
を行うことが可能である等の優れた利点を有する。これ
故、今後益々数多く構築され、その利用の度合いが増え
ると予想される。

ところで複数の計算機サイトに分散したデータベースを
、利用者側から見てあたかも１個のデータベースのよう
に見せる分散データベース管理システムでは、複数の計
算機サイトにまたがるデータ参照要求の発生に対しては
、そのデータ参照要求を各サイトに対する部分参照要求
に分解し、それぞれのサイトに対する参照要求や、排他
制御等を行う為の制御情報を送受信する必要がある。そ
の上で、各計算機サイト間でのデータの受け渡しが行わ
れる。

このようにして計算機サイト間で通信される情報はメツ
セージと称される。そしてこの通信回線Ｔを介して通信
されるメツセージは、複数の計算機サイトでの並行制御
の為のデータロック情報や、操作完了を表すコミットメ
ント情報等を構成する通信制御に関するメツセージと、
参照要求に応じてデータベースから取り出したデータや
、データベースに格納すべきデータ等のメツセージの２
種類からなる。

しかして一般に、前者のメツセージはデータ量自体は少
ないがその交信するメツセージの数が多く、これに対し
て後者のメツセージはデータ量が多いがそのメツセージ
数は前者に比べ少ないという性質がある。そして１回の
データ参照要求を処理するだけでも前記計算機サイト間
で多くのメツセージ通信を行うことが必要となる。特に
、データのコピーが各サイトに存在する場合には、デー
タ更新時に各コピーデータの一貫性を維持する為により
多くのメツセージ通信を行う必要が生じる。

ところが現状では、第９図に示すようにこれらのメツセ
ージを単一の通信手段（通信回線Ｔ）を用いて通信する
ことになるので、その通信路が混雑し、通信処理に多く
の時間が掛かることが否めない。しかも分散環境下での
データ参照処理においては、個々の計算機サイトにおけ
る演算処理に比較して、その通信に多くの処理時間を必
要とする。これ故、データ参照処理の高速化に際して、
メツセージ通信に要する時間の損失が大きな問題となっ
ている。

このような問題点に関しては、例えばｒＪＥＦＰＲＥＹ　Ｄ、ＵＬＬＭＡＮ　　著　　國井番
大保　訳。

“データベースφシステムの原理”ｐｐ、４９７−５４
８日本コンピュータ協会発行　（１９８５，５，２５）
　Ｊ等に詳しく紹介されている。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の分散データベースシステムでは、デー
タ参照要求に応じて複数の計算機サイト間で通信すべき
メツセージの量やその通信回数が多いにも拘らず、複数
の計算機サイト間を単一の通信手段（通信回線Ｔ）を介
して結合しているだけなので、その通信回線の混雑化等
に起因してメツセージ通信に要する時間が長く掛り、デ
ータ参照処理の高速化を図ることが非常に困難となって
いる等の不具合があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、複数の計算機サイト間でのメツ
セージ通信の効率化を図ることを可能とし、データ参照
処理の高速化・効率化を図るようにした実用性の高い分
散データベース処理方式を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明はデータベースをそれぞれ備えた複数の計算機サ
イトと、これらの計算機サイトを相互に結合する通信回
線からなり、上記各計算機サイト上にそれぞれ散在して
いるデータ群を取り扱う分散データベースシステムに係
り、前記計算機サイトを相互に結合する通信回線とは別個に
、前記各計算機サイトで共有される共有記憶手段を設け
、通信回線を介するデータ通信と並行して、上記共有記
憶手段を介して前記各計算機サイト間でのデータの受け
渡しを行い得るようにしたことを特徴とするものである
。

特に各計算機サイトに、前記通信回線の負荷を検出する
手段、或いは前記共有記憶手段の利用状況（負荷）を検
出する手段を設け、この負荷状態検出結果に従って、或
いはデータの重要度等に応じて前記通信回線を介するデ
ータ通信と前記共有記憶手段を介するデータの受け渡し
とを切り替え制御するようにしたことを特徴とするもの
である。

即ち、本発明は複数の計算機サイト間に新たに配置した
共有記憶手段を、従来の通信回線と併せて利用し、例え
ばこれらの使用状況に応じて上記通信回線と共有記憶手
段とを使い分けることにより、従来の分散データベース
処理で問題となっていたデータ通信のボトルネックを解
消し、データ参照処理の効率向上を実現するようにした
ことを特徴とするものである。

（作　用）本発明によれば、複数の計算機サイトを相互に結合する
通信回線と、上記各計算機サイトに共有される共有記憶
手段とを使い分けて計算機サイト間でのメツセージ通信
を行うので、従来のように通信回線の混雑化等に起因し
てメツセージ通信に要する時間が長く掛る等の不具合が
なくなる。

そして、例えば上記通信回線の負荷状況や共有記憶手段
の使用状況に応じて、またデータの重要度に応じて通信
回線と共有記憶手段とを使い分けるので、その通信効率
を効果的に高めることができる等の効果が奏せられる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る分散デー
タベース処理方式について説明する。

第１図は実施例方式を適用して構成される分散データベ
ースシステムの概略構成図で、ここでは３つの計算機サ
イトＡ、Ｂ、Ｃを用いて構成されている例を示している
。しかして各計算機サイトＡ、Ｂ、Ｃは、通信回線Ｔを
介して相互に接続されている。更にここでは、各計算機
サイトＡ、Ｂ。

Ｃに共有される共有記憶部Ｍが設けられている。

この共有記憶部Ｍは半導体メモリ等を利用して構成され
るもので、前記各計算機サイトＡ、Ｂ、Ｃとの間でバス
等の情報伝送路りを介して接続され、各計算機サイトＡ
、Ｂ、Ｃからそれぞれ高速にデータ参照し得るように構
成されている。

このようにして他の計算機サイトとの間で通信回線Ｔを
介して接続されると共に、前記共有記憶部Ｍを共有して
なる各計算機サイトは、概略的には他の計算機サイトと
の間での通信を制御する手段として、前記通信回線Ｔを
利用した通信を管理する通信回線管理部と、前記共有記
憶部Ｍへのデータ参照を管理する共有記憶管理部とを備
えて構成される。そして、例えば通信回線負荷検出手段
と共有記憶負荷検出手段とを用いて前記通信回線Ｔと共
有記憶手段Ｍの混み具合いをそれぞれ検出し、これらの
負荷状態検出結果に従って前記通信回線管理部または共
有記憶管理部にメツセージ通信要求を出し、通信回線Ｔ
または共有記憶部Ｍを選択的に介して他の計算機サイト
との間でデータの受け渡しを行う如く構成される。

即ち、計算機サイトは、例えば第２図に示すように構成
される。この計算機サイトは、それだけで計算機として
の処理を行う機能を持ち、ＣＰＵＩ、主言６億２を主体
として構成される。このＣＰＵＩに、その入出力を管理
する為のＩ１０チャネル等の入出力制御装置３を介して
データベース等を格納する磁気ディスク装置等の外部記
憶装Ｒ４が接続される。

複数の計算機サイトに分散されたデータベースを管理す
る為の分散データベース管理部５は、そのデータ配置管
理や質問処理、データベース参照制御、耐障害処理等の
一連したデータベース管理を行うもので、一般にはソフ
トウェア上で実現され、稼働時には前記主記憶２上に設
けられる。この分散データベース管理部５は、ソフトウ
ェアの実現上、自サイトのデータベースを管理する部分
と分散したデータベースを大域的に管理する部分とに分
けて構成されることが多いが、１個のソフトウェアシス
テムとして実装することも可能である。

この分散データベース管理部５での処理により、メツセ
ージ通信要求が発生すると分散データベース通信制御部
６に通信要求が渡され、要求に応じた通信が実行される
。この分散データベース通信制御部６も一般的にはソフ
トウェアで実現され、前記主記憶２上に実装される。商
、この分散データベース通信制御部６を前記分散データ
ベース管理部５の一部として実現することもできるが、
ここでは別個の手段として実現されるものとして説明す
る。

一方、通信回線管理部７は、前記通信回線Ｔを介する他
のサイトとの間でのメツセージ通信を司るもので、例え
ばオペレーティングシステムに組み込まれて実現された
り、或いはオペレーティングシステムの外郭ソフトウェ
アとして稼働するように構成される。この通信回線管理
部７により前記通信回線Ｔを介するメツセージ通信が管
理される。ちなみに従来の分散データベース処理では、
データベース参照時に発生したメツセージ通信の全てが
この通信回線管理部７を用いて実現されている。

しかしてこの計算機サイトが持つ新しい機能として、前
記共有記憶部Ｍを用いたメツセージの送信と受信とを管
理する為の共有記憶管理部８が設けられている点にある
。この共有記憶管理部８は、基本的には分散データベー
スシステムが稼働している時、基本的には分散データベ
ース処理以外の処理で発生した通信処理を共有記憶部Ｍ
を用いて実行するものである。この共有記憶管理部８を
介して分散データベース参照処理以外の処理で発生する
メツセージの通信が行われることにより、そのメツセー
ジ通信が高速に行われるようになっている。

そしてこのような共有記憶管理部８により前記共有記憶
部Ｍおよび情報伝送路りが管理され、前記分散データベ
ース通信制御部Ｂからの分散データベース参照処理に応
じたメツセージ通信要求に従って前記共有記憶部Ｍおよ
び情報伝送路りを介して他の計算機サイトとの間でのメ
ツセージの送受信が行われる。

この際、前記共有記憶部Ｍの管理については、予めその
記憶領域の使い方等の規約を設けておいて各計算機サイ
トで共同で管理するようにしてもよいが、共有記憶部Ｍ
１．：ＣＰＵや管理プログラムを持たせておき、共有記
憶部Ｍ自体にその管理手段を持たせておくことも可能で
ある。勿論、この共有記憶部Ｍに計算機の機能を持たせ
ておくことも可能であり、このようにすれば共有記憶部
Ｍの管理をより簡単に実現することができる。

尚、ここでは共有記憶管理部８を分散データベース通信
制御部６に接続した構成となっているが、物理的には他
の手段と接続されていてもよい。即ち、分散データベー
ス処理を行っていないときや分散データベース処理を行
っていても高速通信を必要としないときは、例えば応用
プログラム等で前記共有記憶部Ｍを使用することが可能
である。

つまり共有記憶部Ｍも計算機資源として活用可能である
ことからオペレーティングシステムの管理下に置く方が
利用者にとって好都合である。従って、例えば共有記憶
部Ｍの管理や参照処理の基本部分をオペレーティングシ
ステムの内部に基本ルーチンとして組み込んでおき、こ
れらを前記分散データベース通信管理部６や前記共有記
憶管理部８で呼び出すような形態で実装しておくことも
可能である。

このようにこの実施例に係る計算機サイトは、通信回線
Ｔを介する計算機サイト間でのデータ通信を管理する為
の通信回線管理部７に加えて、共有記憶部Ｍとの間でデ
ータの受け渡しを行うことで該共有記憶部Ｍを介する他
の計算機サイトとの間でのデータ通信を管理する為の共
有記憶管理部８を備えたことを特徴としている。そして
前記分散データベース通信制御部６の制御の下でこれら
の通信回線管理部７と共有記憶管理部８とを選択的に起
動し、前記通信回線Ｔまたは共有記憶部Ｍを介して他の
計算機サイトとの間でデータ通信を行うように構成され
ていることを特徴としている。

このような特徴的な機能に加えて、この実施例に係る計
算機サイトが備えている機能として、第２図に示すよう
に通信回線負荷検出手段９と共有記憶負荷検出手段１０
とがある。通信回線負荷検出手段９は前記通信回線管理
部７での前記通信回線Ｔを介するメツセージ通信の混み
具合いを検出する為の手段である。また共有記憶負荷検
出手段１０は前記共有記憶管理部８を用いた共有記憶部
Ｍとの間でのメツセージ通信の混み具合いを検出する為
の手段である。前記分散データベース通信制御部６はこ
れらの検出手段９．ＩＯから前記通信回線Ｔの混み具合
いと、共有記憶部Ｍおよび情報伝送路りの混み具合いと
をそれぞれ求め、例えば以下に示すようにそのメツセー
ジ通信を制御するものとなっている。

尚、通信回線負荷検出手段９と共有記憶負荷検出手段１
０におけるメツセージ通信の混み具合の検出は、例えば
次のような判断基準の下で行われる。

■　それぞれの通信手段に対する通信要求の待行列の長
さを負荷の基準とする。即ち、通信要求の待行列の長さ
が長いほど通信が混んでいると判断する。

■　通信要求の待行列を形成する各要求要素の転送デー
タ量を合計し、この通信待ちのデータ量を通信負荷の基
準とする。即ち、通信待ちのデータ量の多い方が混んで
いるとして判断する。

■　通信の履歴や単位時間当りの通信回数９通信データ
量等の統計量によりその通信負荷の程度を求める。具体
的には、例えば最近よく使われている（使用頻度の高い
）通信手段をその通信負荷が大きいと看做す。

■　共有記憶部Ｍにおいて受信済みのメツセージを消去
することを前提とした場合、共有記憶部Ｍに残されてい
る空き領域（新たに通信に使用することができる領域）
の量を共有記憶部Ｍの混み具合いの基準とする。この場
合、空き領域が少ないほど、その通信負荷が混んでいる
ことになる。

このような判断基準を選択的に用い、或いは適宜組み合
わせて用いることで前記各通信手段の混み具合がそれぞ
れ判定される。

次にこのようにシステム構成された分散データベースシ
ステムにおける処理手続きの例について説明する。

尚、ここではその説明を具体的にするべく、例えば端末
機器などから計算機サイトＡに次のようなデータ参照要
求、或いはデータ参照要求を発生する源となる情報が届
いたものとする。

「計算機サイトＢのデータベースに格納されているデー
タｂｌの値から、計算機サイトＡのデータベースに格納
されているデータａの値を差し引き、その結果を計算機
サイトＣのデータベースに格納されているデータＣの値
から引き去る。そしてその結果を前記計算機サイトＢの
データベースに新たなデータｂ２として書き込む。」このときのデータ参照要求は、［ｂ２　　”　　ｃ　　”　　ｃ−（ｂｌ−ａ）］とし
て表すことができる。

尚、［−］は値の代入を表し、式は右側はど優先順位が
高い。

このようなデータ参照要求の手続きを計算機サイトＡを
中心として処理する場合、そのデータ参照および演算手
順は、例えば第３図のように′表現される。この第３図
における各命令および式の意味は、［／＊　　〜　＊／
コにより示され、また［Ａ：ａ］は計算機サイトＡのデ
ータ項目ａを表している。

しかし°てこのデータ参照処理の例では、データ項目ｂ
ｉの値とデータ項目ａの値との差を計算機サイトＣに送
り、この計算機サイトＣにて新しいデータ項目Ｃの値を
計算して求め、これをそのデータベースに書き込む。そ
してその結果を計算機サイトＢのデータ項目ｂ２に書き
込むことになる。

しかしここでは計算機サイトＢでの゛データ項目ｂ２へ
の書き込みは、計算機サイトＡでの処理手続きとは直接
関係がないことから、ここでは第３図に示す処理手順に
従ってその処理が進められるものとする。

さて一般的にデータベースの参照要求は、複数の計算機
サイトにおいて同時に複数発生することが多い。この現
象は大規模なデータベースシステムとなるほど顕著に現
われる。そこでこれらのデータベースの参照要求を効率
よく処理する為に、ここでは１つの参照要求に対し、そ
れが完結するまでＣＰＵ処理時間を割り当てるのではな
く、例えば複数の参照要求に対して時間を区切ってＣＰ
Ｕ処理時間を割り当てるものとなっている。

この際、各計算機サイトでのデータの一貫性を保つ為の
並行制御が必要となることから、例えばデータロックを
行った後、そのデータを参照する等の手法がとられる。

この場合、その参照要求を直列的に実行したのと同じ結
果を与える手法が従来より種々提唱されているが、ここ
では最も一般的な２相ロツクプロトコルを採用したもの
として説明する。また説明を簡単にする為に、ここでは
データロックはデータの読み出しと書き込みのいずれに
対しても行われるものとする。

またデータベース処理では、計算機や外部記憶装置１通
信機器等に故障が起こったときにもそのデータベースを
保全することが必要である。特に分散データベースの場
合、故障発生の対象となる機器が多い為、データの更新
には特に慎重をきたす必要がある。そこでこの例では２
相コミツトプロトコルを採用し、コミット前にデータの
更新に関与した全サイトのコミット準備完了を確認した
上でデータ参照処理を実行するものとしてその説明を進
める。

′しかしてこれらの方式を採用した場合、前記計算機サ
イトＡを中心とした処理を行った場合のメツセージの流
れは、例えば第４図に示すようになる。但し、処理の途
中における故障や、他のデータ参照要求とデータのロッ
クの衝突、またデッドロックやオペレータによるアボー
ト等がなく、ここでは順調に処理が進められるものとす
る。またこの例では処理の始めに、参照対象となる全て
のデータをロックするものとして規定する。

第４図においてメツセージ［６］、［８］。

［９］、［１０１はデータを転送するためのメツセージ
であり、それ以外は制御に関するメツセージである。尚
、メツセージ［１１，［５］、［６］についてはそれぞ
れ２個のメツセージに分けることもあるが、メツセージ
を分けた場合にはその分、その通信回数は多くなる。ま
たデータａの参照に関してもロック（ＬＯＣＫ）やコミ
ット（ＣＯＭＭ　Ｉ　Ｔ）に関する操作が必要となるが
、ここでは計算機サイトＡを中心として処理を進める為
、この例では特にメツセージを送受信する必要はない。

またこの例ではデータのＵＮＬＯＣＫは、それぞれのサ
イトでデータを実際に更新した後に行っているものとす
る。

先ず第４図に示すメツセージはそれぞれ次のような意味
を持つ。

ＬＯＣＫ　（ａ）；ａという名のデータ項目をロックす
る。

ＬＯＣＫ−ＥＮＤ　、ロック処理が完了。

ＲＥＡＤ　（ａ）；ａという名のデータ項目を読み出す
。

ＤＡＴＡ　（ａ）；　ａという名を持つデータ項目の内
容を送る。

ＷＲＩＴＥ（ａ）；データをａという名のデータ項目に
書き込む。

Ｃ０ＭＭｌＴｌ；１相目のコミット要求。

ＣＯＭＭＩＴ２．２相目のコミット要求。

ＣＯＭＭＩＴ−ＯＫ、コミット準備完了、或いはコミッ
ト完了。

この第４図に示す処理手続きから明らかなように、この
例では１８回のメツセージ通信を必要とすることが判る
。ちなみに従来ではこれらのメツセージ通信の全てを通
信回線Ｔを介して実行していた。またここで説明するデ
ータ参照要求は、当然のことながら他の計算機サイトＢ
、Ｃでも同時に発生することがある。従ってこのような
データ参照要求は、大規模な情報システムでは１秒間に
数千回も発生することが予想される。そしてその通信回
数と転送データ量はデータ参照要求に比例して多くなる
為、従来ではメツセージ通信が大きなボトルネックとな
り、システム全体のスループットに大きな制約を与えて
いた。

これに対して本発明の実施例では、メツセージの全てを
通信回線Ｔを介して行うことなく、前記共有記憶部Ｍを
も利用して行われる。この共有記憶部Ｍは前述したよう
に半導体等の高速参照可能な記憶媒体により実現されて
おり、また計算機すイトとはメモリバス等で結合されて
いることから、前記共有記憶部Ｍを利用する場合には通
信回線Ｔを介してメツセージを転送する場合に比較して
はるかに高速にメツセージ転送し得るようになっている
。

第５図は上述した第４図に示すメツセージ通信を実現す
る処理手続きの流れを示す図であり、この第５図を参照
してこの実施例におけるデータベース参照処理手順につ
いて説明する。

先ず、端末機器などから与えられたデータ参照要求が分
散データベース管理部５にて解析され、その処理手順が
決定される（ステップａ）。この解析処理の結果、例え
ば第４図に示すようなメツセージの交換が必要であるこ
とが求められる。分散データベース管理部５は、このよ
うな処理手順に従って命令、或いは操作を処理する（ス
テップｂ）。

しかして命令がメツセージ送信要求の場合には（ステッ
プＣ）、先ず前記分散データベース管理部５から分散デ
ータベース通信制御部６にメツセージが渡される（ステ
ップｄ）。すると分散データベース通信制御部６は、前
記通信回線負荷検出手段９と共有記憶負荷検出手段１０
に対してそれぞれの負荷状況を調べる為の要求を出す（
ステップｅ）。このような要求を受けて前記通信回線負
荷検出手段９および共有記憶負荷検出手段１０は、それ
ぞれ通信回線管理部７と共有記憶管理部８の利用状況を
調べ、その通信負荷状態をそれぞれ求める（ステップｆ
）。この負荷状況の判断は前述したように通信要求の待
ち行列の長さを調べる等して行われる。

このようにして前記通信回線負荷検出手段９および共有
記憶負荷検出手段１０にて前記通信回線管理部７および
共有記憶管理部８をそれぞれ参照して求められる通信回
線Ｔおよび共有記憶部Ｍの各負荷状況の情報が前記分散
データベース通信制御部６にそれぞれ返される（ステッ
プｇ）。分散データベース通信制御部Ｂは、このように
して求められる前記通信回線Ｔおよび共有記憶部Ｍの各
負荷状況の情報に従い、所定の負荷判断基準に基いてメ
ツセージ通信に供する通信手段を決定する（ステップｈ
）。

そして共有記憶部Ｍを用いてメツセージ通信を行うか否
かを判断された場合（ステップ１）−１共有記憶部Ｍを
用いてメツセージを相手側の計算機サイトに送り（ステ
ップｊ）、共有記憶部Ｍを用いない場合には通信回線Ｔ
を介してメツセージを相手側の計算機サイトに送る（ス
テップｋ）。

この通信回線Ｔおよび共有記憶部Ｍの各負荷状況の情報
に従うメツセージ通信に供する通信手段を決定、つまり
通信回線負荷検出手段９および共有記憶負荷検出手段１
０によりそれぞれ求められた混み具合いの判断は、例え
ば次のようにして行われる。

■　通信回線Ｔと共有記憶部Ｍのうちで、それぞれの管
理部７．８における待ち行列の短い方を空いていると判
断する。

■　双方の通信手段について、全ての転送待ちデータ量
の合計の少ない方を空いていると判断する。

■　通信回線Ｔおよび共有記憶部Ｍの各処理速度に基づ
き、現在の通信待ち行列の通信要求の全てが実行される
までの時間を予測し、予測された時間の短い方を空いて
いると看做す。

■　いずれにも待ち行列がなく、双方とも空いている状
態ならば通信回線Ｔを選択する。

■′逆にいずれも待ち行列がなく、双方とも空いている
状態ならば共有記憶部Ｍを選択する。

■　双方の通信手段について、全ての転送待ちデータ量
の合計が同程度ならば通信回線Ｔの方が空いていると判
断する。

■′双方の通信手段について、全ての転送待ちデータ量
の合計が同程度ならば共有記憶部Ｍの方が空いていると
判断する。

■　待ち行列や通信待ちデータ量を比較する際、その差
が予め定められた基準を越えていなければ通信回線Ｔの
方が空いていると判断する。

■′待ち行列や通信待ちデータ量を比較する際°、その
差が予め定められた基準を越えていなければ共有記憶部
Ｍの方が空いていると判断する。

■　最近の成る単位時間に着目した各通信手段の利用実
績の統計に基づき、将来的に利用が少ないと予想される
通信手段を空いていると判断する。

■　共有記憶部Ｍのメツセージ送受信に用いる領域中、
空き領域が少なくなれば混んでいると看做す。

■　待ち行列の長さと転送待ちデータ量の合計とをそれ
ぞれ比較する。そして（ａ）双方とも少なければ、その少ない方を空いている
と判断する。

（ｂ）待ち行列の長さは長いが転送待ちデータ量の合計
が少ない場合には、通信回線Ｔの方が空いていると判断
する。

（ｂ）°待ち行列の長さは長いが転送待ちデータ量の合
計が少ない場合には、共有記憶部Ｍの方が空いていると
判断する。

（Ｃ）成る比較基準の幅を設けておき、■■′に示すよ
うに判断する。

［相］　成る時間帯については、常に一方の通信手段を
空いていると看做す。

このような判断処理は、応用システムの形態やシステム
の稼働状況に応じて、上述した判断基準の中から選択的
に用いて、或いは適宜組み合わせて行われる。またこれ
らの判断基準を変数のパラメータとして表現しておき、
オペレータ等からの指定により動的に上記パラメータを
変更してその判断基準を変更するようにしても良い。

更には上述した判断基準によりその判断がつがない場合
には、いずれかの通信手段を強制的に空いていると看做
すようにしても良い。

その他、通信手段の選択戦略としては、常に負荷の少な
い方を選択する場合の他に、一方の負荷をある範囲内に
抑えるようにその選択制御を行うようにしても良い。こ
のような手法はリアルタイム処理の発生が予想される場
合等に有効である。

例えばリアルタイムデータ参照要求に対して負荷の制約
を課した方の通信手段を割り当てることにより、成る一
定時間内にその処理を実行し得ることを概ね保証するこ
とが可能となる。この場合には前述した第５図に示すス
テップｈの処理にて負荷を調整するように通信手段を割
り当てることにより実現できる。

以上のような通信負荷状態の判断処理は、動的にその負
荷状態を求める例であるが、通信の速度に基づきその利
用方法を固定しておくことも可能である。例えば通信回
線Ｔを利用した場合より共有記憶部Ｍを利用した場合の
方が１００倍速く転送できることが予め分かっているよ
うな場合、１００回の通信要求のうち１回だけを通信回
線Ｔに割り当て、残りの通信は共有記憶部Ｍを用いるよ
うにすれば良い。

このような制御を行う場合であっても、前述した通信回
線管理部７や通信回線負荷検出手段９゜および共有記憶
管理部８や共有記憶負荷検出手段ＩＯを用いることで、
或いはその機能を簡単に変更するだけで容易に実現する
ことができる。

ところで前記共有記憶部Ｍへのメツセージの書き込みは
次のようにして行われる。基本的に前記共有記憶部Ｍへ
のメツセージの書き込みは、そのメツセージを受け取る
べき計算機サイトの番号等の識別子を付加して行われる
。各計算機サイトはこのような識別子を手掛かりとして
前記共有記憶部Ｍに自己宛のメツセージが存在するか否
か定期的に参照し、そのメツセージを受け取ることにな
る。或いは計算機サイトが共有記憶部Ｍにメツセージを
書き込んだとき、そのメツセージを読み取るべき計算機
サイトに対して割り込みをかけることで、メツセージが
届いている旨を連絡するようにすることも可能である。

しかしてこの共有記憶部Ｍにおけるデータ管理には種々
の手法がある。例えば共有記憶部Ｍに可変長で順次空い
た領域にメツセージを書き込む手法や、共有記憶部Ｍの
記憶領域を固定長のブロックに区切っておき、これらの
ブロックに順次メツセージを書き込んでいく手法がある
。またメツセージを読み取ったか否かを判定する手段と
しては、読み取りが完了したメツセージを逐次消去して
いく手法や、そのメツセージが使用前であるか、或いは
使用済みであるかを表す印（マーク）を付けておき、こ
のマークを調べることで判定する手法等がある。

第６図はメツセージの受け取り先が複数ある場合、例え
ばデータのコピーが複数の計算機サイトにあって、それ
らの存在する全ての計算機サイトにデータロック、コミ
ット等のメツセージを送信する場合の処理の流れを示す
図である。また計算機サイトＡ、Ｂ、Ｃにそれぞれデー
タＸのコピーが存在し、これらの全てに対しロックを掛
けると云う要求をＺサイトから発した場合、前記共有記
憶部Ｍに書き込まれるメツセージは、例えば第７図に示
すように表現される。

この共有記憶部Ｍへのメツセージの書き込み処理につい
て第６図を参照して説明すると、共有記憶管理部８は、
メツセージを送るべき計算機サイトの数（参照カウンタ
）の情報と共にそのメツセージを共有記憶部Ｍに書き込
む（ステップＳ）。

そして、例えば共有記憶部Ｍにメツセージを書き込んだ
ことを、そのメツセージを受け取るべき計算機サイトに
割り込みを掛けて通知する方式を採用した場合には、共
有記憶管理部８はメツセージを届けた旨とそのメツセー
ジの記述されている共有記憶部Ｍ上の番地をその通信先
の計算機サイトに通知する（ステップｔ）。そしてこの
通知を受けた計算機サイトでは、その共有記憶管理部８
にてメツセージを読み取り入力し、前記参照カウンタを
デクリメントする（ステップＵ）。

しかしてメツセージの送信側の計算機サイトの共有記憶
管理部８では、前記参照カウンタを見ることでメツセー
ジの読み取りを終了したサイトの数を検査しくステップ
Ｖ）、参照カウンタが［０］になるまでメツセージの送
信通知を繰り返す。そして前記参照カウンタが［０］に
なったら、そのメツセージが全ての送信先の計算機サイ
トで読み取られたことが確認されるので、その時点で前
記メツセージを無効化する（ステップＷ）。尚、参照カ
ウンタが［０］になった時点で自動的にそのメツセージ
を無効化するように予め規定しておくようにしても良い
。

以上のようにして共有記憶部Ｍに対するメツセージの書
き込みが制御され、共有記憶部Ｍを介する計算機サイト
間でのメツセージの受け渡しか行われることになる。

ところで計算機サイトにおいて発生した命令がメツセー
ジ受信要求である場合には、次のようにしてその処理手
続きが進められる。このメツセージ受信要求は、例えば
前述した第４図の［５］の処理に示されるようにデータ
の読み出しを要求した場合等、［６］の処理にて受け取
るべきメツセージを受信要求したことになる。

しかしてメツセージ受信要求であることが検出された場
合（ステップ１）、先ず前記分散データベース通信制御
部Ｂは通信回線管理部７．或いは共有記憶管理部８のど
ちらにメツセージが到着したかを調べる（ステップｍ）
。尚、前記共有記憶部Ｍを利用する場合には、ここでい
う到着とはメツセージの実体そのものが共有記憶管理部
８に到着した場合であってもよいが、メツセージが共有
記憶部Ｍに書き込まれたことを共有記憶管理部８が確認
した状態であっても良い。

このとき前記通信回線管理部７または共有記憶管理部８
が前記分散データベース通信制御部Ｂに割り込みをかけ
てメツセージ到着を知らせるように構成される場合と、
そうでない場合とがある。

後者の場合には通信回線管理部７と共有記憶管理部１０
のどちらにメツセージが到着しているか不明であること
から、例えば分散データベース通信制御部６にて定期的
に所定の間隔で前記通信回線管理部７と共有記憶管理部
８とに対してメツセージが到着しているか否かを調べる
ようにすれば良い。

このようなメツセージの受信問い合わせに対処するべく
、共有記憶管理部８には共有記憶部Ｍのメツセージ領域
を定期的に検査し、常にどのようなメツセージが共有記
憶部Ｍに届いているかを管理する機能が組み込まれる。

また前記通信回線Ｔは分散データベース処理以外の処理
にも使用される。そこで通信回線Ｔを介して通信される
メツセージ中には、分散データベース処理の為のメツセ
ージであることを識別する情報が含められる。通信回線
管理部７はこのようなメツセージを識別する為の情報を
解釈し、分散データベース処理に関するメツセージであ
れば分散データベース通信制御部６にメツセージが到着
したことを割り込みを掛けて通知する。

分散データベース通信制御部６はこのようにしてメツセ
ージの到着が確認される管理部から、そこに到着してい
るメツセージを受け取る（ステップｎ）。尚、分散デー
タベース通信制御部６が共有記憶管理部８からメツセー
ジを受け取るに際して、共有記憶部Ｍのアドレスが与え
られるような場合には、共有記憶部Ｍからそのアドレス
にあるメツセージを読み込むことで、そのメツセージの
受信が行われる。

尚、計算機サイトが上述したメツセージの送受信処理以
外の命令を実行する場合には、ステップ０において、例
えば計算処理や外部記憶装置との入出力等に関する処理
を行うことになる。

以上のようにしてこの実施例に係る分散データベースシ
ステムでは、通信回線Ｔを介してメツセージ通信するこ
とのみならず、複数の計算機サイトにて共有される共有
記憶部Ｍを用いて各計算機サイト間でのメツセージの受
け渡しを行うものとなっている。

ところで前記共有記憶部Ｍから受け取るメツセージは、
共有記憶部Ｍのデータ入出力速度が早いことから、通信
回線Ｔから受け取るメツセージより高速に到達すること
がある。この為、どの通信手段を通してメツセージの通
信が行われたかによって受信した複数のメツセージの順
序が逆転することも考えられる。このような状態を検出
して受信メツセージを正しい順序で処理を行う為には、
例えばメツセージにその順序を示す為の番号等を付加し
ておくようにすれば良い。そして、例えばメツセージ再
構成手段等を設けておくことにより、上記メツセージ番
号に基づいて受信メツセージをそのメツセージ順序に従
って処理するようにすれば良い。またメツセージ単位で
はなく、データ参照要求を単位として通信手段を決定す
るような手法を採用すれば、メツセージの順序は常に正
しく保たれることになる。

以上のようにして通信回線Ｔと共有記憶部Ｍとを用いて
メツセージ通信を行うようにした実施例によれば、その
通信効率を飛躍的に高めることができる。

この通信効率の改善効果について説明すると、前述した
第４図に示す通信処理手続きの例では計算機サイト間で
のメツセージ通信回数は１８回である。これをサイト間
の通信という観点から図示すると第８図に示すようにな
る。尚、第８図中の番号は、第４図におけるメツセージ
の番号を示している。

ここで本発明の効果を示すべく、成る仮定のちとに通信
所要時間のみに着目して概算してみると次のようになる
。

例えば通信回線Ｔに比較して共有記憶部Ｍを用いた方が
１００倍高速に通信できるものとする。

即ち、通信回線Ｔによる通信時間、共有記憶部Ｍに書き
込む時間と共有記憶部Ｍから読み出す時間との和の比が
［１００：　１１であると仮定する。

またデータベースを構成するデータの通信量が、その制
御情報に比較して１０倍多いと仮定する。

このような仮定の下で共有記憶部Ｍを用いた場合の制御
情報に関するメツセージ通信を１単位時間とするとき、
従来の方式において必要とする通信所要時間は次のよう
になる。

ＡＢ間：制御に関するメツセージ（７回ｘ１０Ｏ）単位時間データに関するメツセージ（２回Ｘｌ０Ｘ１００）単位時間ＡＣ間：制御に関するメツセージ（７回ｘ１０Ｏ）単位時間データに関するメツセージ（２回Ｘ１０Ｘ１００）単位時間合　計　（５，４００）単位時間これに対して本発明を採用した場合、例えばＡ−８間の
通信回数のうち約１０％、Ａ−Ｃ間の通信回数のうち約
２０％を通信回線Ｔを用いて行い、それ以外については
共有記憶部Ｍを用いて通信したと仮定すると、つまりデ
ータの通信［６］。

［８］　、［９］　、［１０］を共有記憶部Ｍを用いて
通信したと仮定すると次のようになる。

ＡＢ間：通信回線Ｔを使用するメツセージ（１回ｘ１０
０）単位時間共有記憶部Ｍを使用するメツセージ中本制御に関するメツセージ（６回Ｘｉ）単位時間＊データに関するメツセージ（２回×１０）単位時間ＡＣ間：通信回線Ｔを使用するメツセージ（２回ｘ１０
Ｏ）単位時間共有記憶部Ｍを使用するメツセージ中＊制御に関するメツセージ（５回×１）単位時間ホデータに関するメツセージ（２回×１０）単位時間合　計　　（３５１）単位時間このような通信所要時間の対比結果から明らがなように
、通信処理の部分に焦点を当てればメツセージ通信につ
いて約１５倍の高速化が実現できる。従って本発明によ
る効果が非常に大きいことが分かる。また現在はＣＰＵ
処理やディスクの入出力以上に通信に多くの時間を要し
ていることがら、上述した本発明によって分散データベ
ース参照の飛躍的な高速処理を実現し得ることが期待で
きる。

またここで取り上げた例では、データベース内にデータ
の重複（コピーという）を考慮していないが、データの
安全性・読み出しの高速化を図るべく、そのコピーを複
数サイトに配置する場合は、ロックやコミットメントに
関するメツセージが必然的に多くなる。従って、複数の
計算機サイトに多くのコピーが存在する分散データベー
スでは特にその効果が大きくなる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、計算機サイト内の処理部の構成方法等は、その要旨を
逸脱しない範囲で適宜変形して実現することができる。

例えば第１図では共有記憶部Ｍは全ての計算機サイトに
結合され直接参照可能となっているが、特定の計算機サ
イトにのみ共有記憶部Ｍが接続されている場合であって
も、成る程度本発明の効果が得られる。更に本発明にお
ける通信制御の形態は、質問最適化方式、並行制御方式
、コミットメント方式等のデータベース制御とは全く独
立したものであるから、それぞれについてどのようなア
ルゴリズムを採用した場合にも適用可能である。その他
、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、複数の計算機サイ
トを相互に結合する通信回線Ｔに加えて、上記各計算機
サイトに共有される共有記憶手段を備え、分散データベ
ース処理において数多く発生するメツセージを、その負
荷状態に応じて通信回線と共有記憶手段とを使い分けて
通信するので、分散データベースへの参照要求を高速に
処理することが可能となる。

また本発明によればシステム全体のスルーブツトを増大
させるだけではなく、従来、通信ネックにより実現でき
なかった処理や、データ参照要求やメツセージに優先順
位をつける必要がある場合等、その処理が難しかったリ
アルタイム処理と通常の処理の混在したデータ参照処理
も簡単に実現できる。例えば計算機サイト間で大容量の
データ同志を結合するような場合には一般的には通信回
線Ｔをデータ転送で占有してしまうことになる。

そしてリアルタイム性を要求されるデータ参照処理に支
障をきたすことになる。このような場合であっても通信
回線Ｔまたは共有記憶部Ｍの一方の負荷をある決められ
た範囲内に抑えておくような戦略を採用することにより
、リアルタイムなデータ参照処理も高速に実現すること
が可能となる。

更には通信回線Ｔまたは共有記憶部Ｍの一方が故障した
ときでも、例えば通信回線負荷検出手段９の負荷を無限
大にすることで他方で代替でき、その処理速度の低下は
懸念されるがデータ参照要求の処理を継続することが可
能となる。この結果、システムの信頼性を向上させるこ
とができるという効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る分散データベース処理
方式を採用した分散データベースシステムの全体構成を
示すブロック図、第２図は実施例システムにおける計算
機サイトの構成例を示す図、第３図は分散データベース
参照要求の例に基づくデータ参照処理手順を説明するた
めの図、第４図はデータ参照要求を処理するときに発生
する通信すべきメツセージの例を示す図である。また第５図は分散データベース参照の為の高速通信処理
を実現したときの通信部分に焦点を当てた処理の流れを
示す図、第６図は共有記憶部を利用して複数サイトに同
一のメツセージを送信する場合の共有記憶部の管理手順
を示す図、第７図は共有記憶を利用して複数サイトに同
一のメツセージを送信する場合の共有記憶部上でのメツ
セージの構成例を示す図、第８図はデータ参照要求処理
するときのサイト間通信メツセージを説明する為の図で
ある。そして第９図は従来の分散データベースシステムの構成
例を示す図、第１０図は従来システムにおける計算機サ
イトの構成例を示す図である。Ａ、Ｂ、Ｃ中針算機サイト、Ｔ・・・通信回線、Ｍ・・
・共有記憶部、Ｄ・・・情報伝送路、■・・・ＣＰＵ、
２・・・主記憶、３・・・入出力制御部、４・・・外部
記憶装置、５・・・分散データベース管理部、６・・・
分散データベース通信制御部、７・・・通信回線管理部
、訃・・・・・共有記憶管理部、９・・・通信回線負荷
検出手段、１０・・・共有記憶負荷検出手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）データベースをそれぞれ備えた複数の計算機サイ
トと、これらの計算機サイトを相互に結合する通信回線
からなり、上記各計算機サイト上にそれぞれ散在してい
るデータ群を取り扱う分散データベースシステムにおい
て、前記各計算機サイトを相互に結合してデータ通信に供さ
れる前記通信回線とは独立に前記各計算機サイトで共有
される共有記憶手段を設け、この共有記憶手段を介して
前記各計算機サイト間でのデータの受け渡しを行い得る
ようにしたことを特徴とする分散データベース処理方式
。
（２）通信回線を介するデータ通信と共有記憶手段を利
用したデータの受け渡しとの切り替えは、通信要求のあ
るデータの重要度に応じて選択的に行われることを特徴
とする請求項（１）に記載の分散データベース処理方式
。
（３）データベースをそれぞれ備えた複数の計算機サイ
トと、これらの計算機サイトを相互に結合する通信回線
からなり、上記各計算機サイト上にそれぞれ散在してい
るデータ群を取り扱う分散データベースシステムにおい
て、前記各計算機サイトを相互に結合してデータ通信に供さ
れる前記通信回線とは独立に前記各計算機サイトで共有
される共有記憶手段を設けると共に、前記各計算機サイトに、前記通信回線の負荷を検出する
手段と、この負荷状態検出結果に従って前記通信回線を
介するデータ通信と前記共有記憶手段を介するデータの
受け渡しとを切り替え制御する手段とをそれぞれ設けた
ことを特徴とする分散データベース処理方式。
（４）各計算機サイト間での共有記憶手段を介するデー
タの受け渡しは、通信回線を介するデータ通信の負荷が
高いときに行われることを特徴とする請求項（３）に記
載の分散データベース処理方式。
（５）通信回線を介するデータ通信の負荷は、通信要求
の待ち行列の長さから求められることを特徴とする請求
項（４）に記載の分散データベース処理方式。
（６）通信回線を介するデータ通信の負荷は、通信の履
歴または単位時間当りの通信統計量から求められること
を特徴とする請求項（４）に記載の分散データベース処
理方式。
（７）データベースをそれぞれ備えた複数の計算機サイ
トと、これらの計算機サイトを相互に結合する通信回線
からなり、上記各計算機サイト上にそれぞれ散在してい
るデータ群を取り扱う分散データベースシステムにおい
て、前記各計算機サイトを相互に結合してデータ通信に供さ
れる前記通信回線とは独立に前記各計算機サイトで共有
される共有記憶手段を設けると共に、前記各計算機サイトに、前記共有記憶手段の利用状況を
検出する手段と、この共有記憶手段の利用状況に従って
前記通信回線を介するデータ通信と前記共有記憶手段を
介するデータの受け渡しとを切り替え制御する手段とを
それぞれ設けたことを特徴とする分散データベース処理
方式。
（８）各計算機サイト間での通信回線を介するデータ通
信は、共有記憶手段の利用状況が高く、高負荷状況にあ
るときに行われることを特徴とする請求項（７）に記載
の分散データベース処理方式。
（９）共有記憶手段の利用状況は、通信要求の待ち行列
の長さから求められることを特徴とする請求項（８）に
記載の分散データベース処理方式。
（１０）共有記憶手段の利用状況は、通信の履歴または
単位時間当りの通信統計量から求められることを特徴と
する請求項（８）に記載の分散データベース処理方式。
（１１）共有記憶手段の利用状況は、共有記憶手段の空
き領域の量から求められることを特徴とする請求項（８
）に記載の分散データベース処理方式。