JPH0373036A - バッファ管理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、データベース問合せ要求に応じて、データベ
ース参照特性を利用するバッファ管理方法に関し、特に
仮想記憶システム上で動作する外部記憶装置からのデー
タ入出力管理機能を有するプログラムのバッファ管理方
法において、主記憶装置と拡張記憶装置とを利用してデ
ータの入出力を効率的に行うバッファ管理方法に関する
。

〔従来の技術〕 データベース管理システムにおいて、外部記憶装置に蓄
積されたデータベースに対するデータの入出力管理方法
としては、主記憶上にデータを確保した入出力バッファ
によるバッファ管理機能により行われるのが一般的であ
る。

従来は、この入出力バッファ管理の手法として・Ｌ　Ｒ
Ｕ　（Ｌｅａｓｔ　　Ｒｅｃｅｎｔｌ、ｙ　　Ｕｓｅｄ
）等の方法でチェイン付けした管理を行っていた。しか
し、この方法では、新たに必要となったデータページが
入出力バッファ中に存在するか否かを判定する場合、入
出力バツファのチェイン全体をシリアルにサーチする必
要があるため、バッファのサーチに時間がかかっていた
。

これに関しては、例えば、特開昭５７−１６９９８３号
公報に開示されているようなハツシング手法を用いて、
バッファサーチ時間を最小限に改善することができる。

また、前記データベース管理システムのうち、リレーシ
ョナルデータベース管理システムにおいては、データベ
ースはユーザから二次元の表形式で見られるリレーショ
ンから成り、かっこのリレーションは複数のタプル（レ
コード）から構成されている。上記リレーションは、デ
ータベース管理システムの入出力単位、すなわち物理的
に固定長の複数のデータページに格納されている。リレ
ーショナルデータベース管理システムにおいては、一般
に、データを外部記憶装置中で表形式にとられれないラ
ンダムな位置に格納しているため、外部記憶装置中のデ
ータを効率よく主記憶装置に転送する必要がある。また
、データベース処理においては、逐次的にアクセスする
型の処理とランダムにアクセスする型の処理とが混在す
る場合、入出力バッファの管理として、上記ＬＲＵ方式
を用いたのでは入出力回数が増大してしまう。すなわち
、データを逐次的にアクセスする場合には、データベー
スからのデータ入力として一括入力（複数ページ入力）
することが−膜内である。また、リレーション中の全デ
ータに対して更新を行った場合には、−括出力（複数ペ
ージ単位出力）を行った方が、１ページ単位で入出力を
行うよりも効率的であることは、よく知られている。し
かし、従来のデータベースシステムにおいては、上述の
ようにデータベースに対するｌページ単位の入出力と複
数ページ単位の入出力とを混在させて、１つの入出力バ
ツファ・プールの中で管理するという方法は、未だ実用
化されていない。

前述のリレーショナルデータベース管理システムでは、
入力された問合せを解析して内部処理手順を作成するの
で、ユーザはデータベースに対するアクセス手順を決め
る必要はなく、データベース管理システム内で、データ
ベースに対するアクセス特性を明示的に把握することが
可能である。

上述のアクセス特性を利用して入出力バッファ管理を行
う方法としては、従来より、ＱＬＳＭ（Ｑｕｅｒｙ　　
Ｌｏｃａｌｉｔｙ　　Ｓｅｔ　　Ｍｏｄｅｌ）に基づく
バッファ管理方式がある。この方式は、問合せ要求毎に
共用バッファを分割し、当該問合せのアクセス要求に適
した置換アルゴリズムにより管理する管理方法である。

このＱＬＳＭに基づくバッファ管理方式では、問合せを
解析して、データベースに対するアクセス方法を決定す
る最適化処理部等により、内部処理手順が決まると共用
バッファから適切なサイズ（以下、「ローカリティセッ
トサイズ」と呼ぶ）のバッファを分割（以下、この分割
されたバッファをｒローカリティセット」と呼ぶ）し、
問合せのデータベースに対するページ参照特性に適した
置換アルゴリズムにより管理するようにしている。

なお、上記ＱＬＳＭに基づくバッファ管理方式に関して
は、Ｈｏｎｇ　−Ｔａｉ　　Ｃ：ｈｏｕ等による第１１
回ＶＬＤＢ国際会議資料［ｒＡｎ　　Ｅｖａｌｕａｔｉ
ｏｎ　　ｏｆ’Ｂｕｆｆ’ｅｒ　　Ｍａｎａｇｅｍｅｎ
ｔ　　Ｓｔｒａｔｅｇｉ、ｅｓ　　ｆｏｒ　　Ｒｅ１ａ
ｔｉｏｎａｌ　　Ｄａｔａｂａｓｅ　　Ｓ　ｙｓｔｅｍ
ｓｊの記載が参考となる。

次に、上述のデータベース管理システムは、オペレーテ
ィングシステムの記憶管理方式である仮想記憶方式によ
る仮想空間上で動作するものである。つまり、データベ
ース管理システムの入出力バッファも、仮想記憶空間上
に確保されたものであって、常にオペレーティングシス
テムによるページングの対象となっている。従って、デ
ータベース管理システムの入出力バッファに対して、オ
ペレーティングシステムのページング管理部が、ページ
例外割込みによりページング用の外部記憶装置のファイ
ルに対して入出力処理を行うことがある。換言すると、
データベース管理システムが入出力バッファのバッファ
管理を行っている反面、オペレーティングシステムもデ
ータベース管理システムの入出力バッファに対してペー
ジング管理を行っている。つまり、二重バッファリング
が行われているのである。

データベース管理システムの入出力バッファ管理部では
、入出力バッファ上に必要なデータがあるように管理し
たとしても、他方のオペレーティングシステムのページ
ング管理部では、その入出力バッファのデータが主記憶
上からページアウトされて、外部記憶装置上のページン
グ用ファイルにあるものと管理しているかも知れない。

そのような場合、次回、その入出力バッファのデータを
参照する際には、オペレーティングシステムが主記憶を
割り当てて、外部記憶装置上のページング用ファイルか
らページアウトしたページを割り当てた主記憶上に入力
する（ページインを行う）６つまり、これだけで２回の
入出力動作が行われたことになるので、データベース管
理システムの性能に影響を及ぼすことになる。

これについては、オペレーティングシステムが仮想記憶
空間の領域を主記憶装置上に固定する機能（以下、ｔペ
ージ固定」と呼ぶ）を有しているので、データベース管
理システムが入出力バッファの領域に対してページ固定
を行うことにより、ページングの対象から外すことがで
きる。ただし、入出力バッファの領域の大きさが、主記
憶装置の容量を越えないことは前提となる。

また、ページングの問題を改善する方法として、拡張記
憶装置を設置する方法がある。拡張記憶は。

主記憶と直結されており、かつ主記憶と同じ半導体メモ
リ素子で構成されており、物理的に固定長のページ単位
でデータ転送を実現することにより、論理的に主記憶装
置を拡張することができ、容量不足を補っている。

〔発明が解決しようとする課題］ 前述のように、（イ）従来の技術では、データベース管
理システムの入出力バッファ管理方法において、複数の
ユーザが入出力バッファに対して入出力要求を発行して
いる途中で、入出力バッファ上に空バッファが無くなっ
てしまうと、他のユザからのデータの入出力要求により
、入出力バッファ上にアクセスするページが無ければバ
ッファ不足の状態となる。その結果、その入出力要求は
待たされるか、あるいは強制的に置換アルゴリズムによ
り、残しておきたいバッファのページをページ置換の対
象としている。

また、（ロ）ＱＬＳＭに基づくバッファ管理方法では、
ユーザからの問合せ実行前に、最適化処理部等によりロ
ーカリティセットのローカリティセットサイズを算出し
て、入出力バッファからローカリティセットサイズ分の
バッファを確保する。

この時に、ローカリティセットサイズ分のバッファがバ
ッファの不足により確保することができないときには、
確保できるまで待ち状態にすることによって、問合せ実
行を遅らせたり、あるいはそのローカリティセットのロ
ーカリティセットサイズを確保できるバッファサイズに
変更することにより、入出力回数を増加していた。特に
、リレーショナルデータベース管理システムでは、問合
せにおいて、ジョイン演算（２つ以上のリレーションの
結合処理）を行う場合、各リレーション毎にローカリテ
ィセットを形成するため、ローカリティセットサイズを
算出することができるが、ジョインされる側のリレーシ
ョンに対しては複数のデータページを繰り返し参照する
ことがあるため、そのサイズに適したローカリティセッ
トを確保すべきである。しかし、最適化処理部等におい
ても、正確なローカリティセットサイズを算出すること
は困難であり、また算出したローカリティセットサイズ
が大量のバッファを必要とするのでは、現実的でないた
め、十分に入出力処理を効率化することは不可能である
。

（ハ）一方、ＱＬＳＭに基づくバッファ管理方法におい
ては、例えば、ある問合せがリレーションに対して、逐
次的にアクセスするというアクセス特性を把握すると、
ローカリティセットサイズを１とし、そのローカリティ
セットの置換アルゴリズムとしてＳ　Ｂ　（Ｓ　ｉｎｇ
ｌｅ　　Ｂｕｆｆｅｒ）方式で管理するという方策を用
いていた。これは、予め複数のバッファを用意して、用
意されたバッファ数分のページを単位として一括入力す
る。つまり、先読み処理を行う方法については、何等考
慮されていなかった。

また、（ホ）前述のように、リレーションに対して逐次
的に参照しながら一括更新を行う場合、従来では、更新
されたページは新たに要求されたページがバッファ中で
ページ不在を起こしたときに、置換アルゴリズムにより
外部記憶装置に書き出され、要求されたページが読み込
まれることがあった。この場合、新たなページを入力す
るために、本来不要となったいる入出力処理が発生する
ことがあり、それが性能劣化の原因となっていた。

さらに、（へ）データベース管理システムにおいて、外
部記憶装置から主記憶装置にデータを転送する場合、デ
ータベース演算、処理を行い、その処理結果を主記憶装
置に転送する過程を含むデータベースマシンを利用する
際には、前述の一括入力をデータマシンに行わせ、処理
結果を入出力バツファに入力する制御に関しては全く配
慮していなかった。また、データベースマシンの利用を
中止して、従来のデータベース管理システムによるデー
タの入出力方法に切換える制御についても、全く考慮さ
れていなかった。

次に、（ト）データベース管理システムでは、内部処理
としてソートマージ法による中間ファイルを作成する処
理がある。中間ファイルの作成処理は、入出力バッファ
上で行われる。先ず、外部記憶装置上のデータベースか
ら入出力バッファにデータを読み込み、そのデータを加
工した後、ｌベージ分のデータを入出力バッファ上のあ
るバッファに書き込み、ページ内ソートを行うという処
理を、データが読み終わるまで繰り返し行う。このよう
にして作成された中間ファイルのデータは、入出力バッ
ファの置換アルゴリズムに従って、外部記憶装置上の中
間結果格納用ファイルに出力されることがある。次に、
この中間ファイルを読み直し、ソートマージ処理が終了
するまで、入出力バッファと外部記憶装置との間で入出
力処理が多く発生する。しかし、このような中間ファイ
ルは共用されるものではないため、他のユーザからの問
合せ処理により入力されたページがページ置換アルゴリ
ズムにより掃き出され、再びページを参照したい場合に
、ページ置換の対象となったバッファを入力用バッファ
として選択すると、ページの入力前にバッファ中の中間
結果を外部記憶装置に出力してから、そのページを入力
するというように、不要な入出力処理が発生してしまう
ため、性能が低下するという問題が生じた。

さらに、（チ）データベース管理システムでは、履歴情
報の管理において、履歴情報出力用バッファに履歴情報
を出力して管理している。そして、バッファに履歴情報
が満杯になると、外部記憶装置上の履歴情報ファイルに
出力していた。ここで、データベース管理システムが動
作中に、システム障害が発生すると、ある時点まで履歴
情報を基にしてデータベースの回復処理を行う。この時
、履層情報を取得するため、外部記憶装置上の履歴情報
ファイルからの入力処理が発生して、データベースの回
復処理時間が長くなってしまうという問題があった。

（す）一方、データベース管理システムは、仮想記憶空
間上で動作するものであり、データベース管理システム
が管理する入出力バッファも仮想記憶空間上に存在する
。この仮想記憶空間と主記憶装置とのマツピングを行う
のが、オペレーティングシステムの仮想記憶管理、つま
りベージング管理である。すなわち、データベース管理
システムが入出力バッファ上のデータをアクセスしよう
としても、主記憶装置上にデータがなければ、外部記憶
装置上のベージング用ファイルに退避されたデータを主
記憶装置上に入力し、復元する必要がある。逆に、ベー
ジング管理によりその入出力バッファ上のデータを持つ
主記憶上のページがペジアウトの対象となり、外部記憶
装置上のベージング用ファイルに出力し、退避すること
も発生する。データベース管理システムは、このような
記憶階層を考慮していないため、オペレーティングシス
テムのベージング管理により不要な入出力処理が発生す
るという問題がある。それに対処する方法として、デー
タベース管理システムの入出力バッファ全体を主記憶装
置上にページ固定する方法があるが、入出力バッファが
大きいと、主記憶装置上のベージング可能領域が減少す
るため、ベージングやスワツピングが頻発して、計算機
システム全体の能力が低下するという問題がある。

本発明は、上述のような従来の課題を解決するために、
次の第１から第５までの目的を有する。

すなわち、 本発明の第１の目的は、主記憶装置と拡張記憶装置とを
備えた計算機システムにおいて、できる限り外部記憶装
置に対する入出力処理を削減して、入出力バッファを効
率よく利用できる記憶階層を考慮したバッファ管理方法
を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、入出力バッファ上のデー
タに対して更新が行われた場合に、外部記憶装置に対す
る出力要求の予約が行われた際、および外部記憶装置か
らの入出力バッファへの入力要求が複数ページ単位の先
読み処理要求の際に、入出力バッファを効率よく利用す
ることができるバッファ管理方法を提供することにある
。

また、本発明の第３の目的は、主記憶装置と論理的に主
記憶を拡張する拡張記憶装置を備えた計算機システムに
おいて、データ入力処理要求で拡張記憶装置上にデータ
が存在しない場合と、入出力バッファからのデータ出力
処理を行う場合に、入出力バッファ管理の入出力処理時
間を短縮することが可能なバッファ管理方法を提供する
ことにある。

また、本発明の第４の目的は、アクセス特性がデータベ
ースの参照あるいは更新に関係なく、逐次的アクセスを
行う場合に、入出力時間を削減し、入出力バッファを効
率よく利用することができるバッファ管理方法を提供す
ることにある。

また、本発明の第５の目的は、データベースマシンに障
害が発生した場合に、入出力バツファを効率よく利用す
ることができるバッファ管理方法を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的を達成するため、本発明のバッファ管理
方法は、（ｉ）主記憶装置上に確保した入出力バツファ
群と拡張記憶装置上に確保した入出力バッファ群とを設
け、主記憶装置上の入出力バッファが不足する場合には
、入出力バッファ管理プログラムモジュールにより拡張
記憶装置上の入出力バッファに主記憶装置上の入出力バ
ッファ上のデータの一部を退避し、拡張記憶装置に退避
したデータが格納されていた主記憶装置上の入出力バッ
ファを利用して、データの入出力処理を行うことに特徴
がある。また、（ｊＪ）外部記憶装置上に蓄積されたデ
ータベースを管理するデータベース管理システムの入出
力バッファ管理プログラムモジュールにおいて、主記憶
装置上に確保した入出力バッファ群と拡張記憶装置上に
確保した入出力バッファ群とを管理するプログラムモジ
ュールを設け、主記憶装置上の入出力バッファが不足し
た場合には、入出力バッファ管理プログラムモジュ−ル
は、拡張記憶装置上に確保した入出力バッファに主記憶
装置上の入出力バッファの置換アルゴリズムによりペー
ジ置換の対象となったデータを退避し、退避したデータ
が格納されていた主記憶装置上の入出力バッファ群を使
用して、データの入出力処理を行うことにも特徴がある
。また、（ｍ）入出力バッファ管理プログラムモジュー
ルは、アクセス対象となったデータページが拡張記憶装
置上の入出力バッファに存在する場合には、主記憶装置
上の入出力バッファの置換アルゴリズムによりページ置
換の対象となったバッファに復元して、データの入出力
処理を行うことにも特徴がある。また、（ｉｖ）入出力
バッファ管理プログラムモジュールは、ユーザからの問
合せによりソート・マージ法による中間ファイルを作成
する場合、主記憶装置上にソート・マージ処理で同時に
必要とする最小限の入出力バッファを確保し、拡張記憶
装置上に中間ファイルを格納するための第１の入出力バ
ッファ群および第２の入出力バッファ群を確保し、第１
段階では、データベースからデータを主記憶装置上の入
出力バッファ上に読込み、ソート・マージ処理を行った
結果の中間ファイルを拡張記憶装置上の第１の入出力バ
ッファ群に退避し、第２段階では、拡張記憶装置上の第
１の入出力バッファ群からデータを主記憶装置上の入出
力バッファに復元し、次にソート・マージ処理した結果
の中間ファイルを拡張記憶装置上の第２の入出力バッフ
ァ群に退避し、この動作をソート・マージ処理が終了す
るまで、拡張記憶装置上の第１および第２の入出力バッ
ファ群を交互に使用してデータの入出力処理を行うこと
にも特徴がある。

また、（Ｖ）主記憶装置上の入出力バッファがデータベ
ース管理システムの履歴情報管理用バッファである場合
、主記憶装置上に確保した入出力バツファに履歴情報が
満杯となったときには、入出力バッファの履歴情報の全
部ないし一部を拡張記憶装置上に確保した入出力バッフ
ァに退避し、システム障害時のデータベース回復処理時
に、拡張記憶装置上の入出力バッファに退避した履歴情
報を主記憶装置上の入出力バッファに復元することによ
り、履歴情報の入出力処理を行うことにも特徴がある。

また、（ｖｉ）データベース管理システムの入出力バッ
ファ管理用プログラムモジュールは、データベースに対
する問合せ毎に入出力バツファ群を分割するローカリテ
ィセット管理を行って、問合せのデータベースへのアク
セス特性に適合するローカリティセット置換アルゴリズ
ムを決定してデータの入出力処理を行い、問合せ実行時
に、入出力バッファからローカリティセットサイズ分の
バッファを確保できないときには、不足するサイズ分の
バッファを拡張記憶装置上から確保して、主記憶装置上
の入出力バッファで確保したサイズを越えるデータの入
力を行う場合、ローカリティセット置換アルゴリズムに
よりページ置換の対象となったデータページを拡張記憶
装置上の入出力バッファに退避し、ページ置換の対象と
なった主記憶装置上の入出力バッファにデータを入力す
ることにも特徴がある。また、（■）データベースは複
数のリレーションを含むリレーショナルデータベースで
あり、ユーザからの問合せでアクセスするリレーション
をローカリティセットを介してデータの授受を行い、ロ
ーカリティセットはリレーションへのアクセス特性に適
合する置換アルゴリズムにより、各リレーションのデー
タページを保持する主記憶装置上の入出力バッファ、な
いし前記拡張記憶装置上の入出力バッファを置換制御す
ることにも特徴がある。また、（幅）データベース管理
システムにより管理され、仮想記憶システムの仮想記憶
空間上に確保された主記憶装置上の入出力バッファの管
理方法において、入出力バッファは１面毎に、入出力バ
ッファの仮想記憶領域上の位置情報と、入出力バッファ
に格納されたデータベースのデータベージ情報と、デー
タページのデータに対する更新の有無を示す更新フラグ
とを記憶する管理テーブルを有し、ユーザからの問合せ
により該入出力バッファに格納されているデータページ
のデータが更新されて、データベース管理システムの入
出力バッファ管理用プログラムモジュールに対し、入出
力バッファ上に格納されているデータページに対する外
部記憶装置のデータベースへの出力要求が発生すると、
入出力バツファ管理用プログラムモジュールは管理テー
ブルの更新フラグをオンにして、仮想記憶上の入出力バ
ッファの領域を主記憶装置上に固定する処理を行うこと
にも特徴がある。また、（ｉＸ）入出力バツファ管理用
プログラムモジュールは、入出力バッファの置換アルゴ
リズムによりページ置換の対象となった入出力バッファ
の管理テーブルの更新フラグを判別し、更新フラグがオ
ンになっている時には、外部記憶装置上に蓄積されたデ
ータベースに入出力バッファのデータを出力して、主記
憶装置上に固定された仮想記憶上の上記入出力バッファ
の領域に対する固定を解除する処理を行い、更新フラグ
をオフにすることにも特徴がある。また、（Ｘ）データ
ベース管理システムにより管理され、仮想記憶システム
の仮想記憶空間上に確保された主記憶装置上の入出力バ
ッファの管理方法において、入出力バッファはＩ面毎に
、入出力バッファの仮想記憶領域上の位置情報と、入出
力バツファに格納されたデータベースのデータページ情
報と、入出力バツファを主記憶装置上に固定したことを
示すページ固定フラグとを記憶する管理テーブルを有し
、ユーザからの問合せによりデータベース管理システム
の入出力バッファ管理用プログラムモジュールに対し、
外部記憶装置上に蓄積されたデータベースからの複数ペ
ージ単位の入力要求が発生すると、入出力バッファ管理
用プログラムモジュールはデータページ入力用に確保し
た入出力バッファ群に対して、主記憶装置上に固定する
処理を行い、各入出力バッファの管理テーブルページ固
定フラグをオンにする処理を行うことに特徴がある。ま
た、（ｘｌ）入出力バッファ管理用プログラムモジュー
ルは、入力した複数ページのデータページについて１ペ
ージずつデータベース演算処理を行い、処理が終了する
と、データページの入出力バッファに対して主記憶装置
上の固定を解除する処理を行い、入出力バッファの管理
テーブルのページ固定フラグをオフにすることにも特徴
がある。また、（ｘｉｉ）外部記憶装置上のデータベー
スを拡張記憶装置上にも展開し、入出力バッファ管理用
プログラムモジュールはデータの入力処理要求に対して
、拡張記憶装置上にないデータを外部記憶装置上のデー
タベースから入力し、データを拡張記憶装置上にも退避
して、データの入出力処理を行うことにも特徴がある。

また、（ｘｉｉｉ）入出力バッファ管理用プログラムモ
ジュールは、入出力バッファの置換アルゴリズムにより
、ページ置換の対象となった入出力バッファのデータに
対して′出力要求があったときには、外部記憶装置上の
データベースへの出力処理と拡張記憶装置上の同一デー
タを持つ入出力バッファへの更新処理を行うことにも特
徴がある。また、（ｘｉｖ）入出力バッファ管理用プロ
グラムモジュールは、システム開始時に、外部記憶装置
上のデータベースのデータを拡張記憶装置上に確保した
入出力バッファに初期ロードし、初期ロードでは、外部
記憶装置からブロック単位（例えば、トラック単位）に
よる−指入力を行って、データの入出力処理を行うこと
にも特徴がある。また、（ＸＶ）データページに対する
複数のユーザからの問合せを解析して、対応する内部処
理手順を決定し、決定された手順に従って処理を実行す
るデータベース管理システムにおいて、データベース管
理システムの入出力バッファ管理用プログラムモジュー
ルは、主記憶装置上の入出力バッファ群と上記データベ
ースを格納する外部記憶装置との間で、データページを
１ページ単位で入出力するサブモジュールと、データペ
ージを複数ページ単位で入出力するサブモジュールとを
有し、データベースに対する問合せ毎に入出力バッファ
群を分割するローカリティセット管理を行い、問合せの
データベースへのアクセス特性に適合したローカリティ
セット置換アルゴリズムを決定して、データの入出力処
理を行うことにも特徴がある。（ｘｖｉ）データベース
は、複数のリレーションを含むリレーショナルデータベ
ースであり、ユーザからの問合せによりアクセスするリ
レーションを、ローカリティセットを介してデータの授
受を行い、ローカリティセットはリレーションへのアク
セス特性に適合する置換アルゴリズムにより、各リレー
ションのデータページを保持するバッファを置換制御す
ることにも特徴がある。

また、（Ｘ■）入出力バツファ群は、各問合せによりア
クセスの対象となるデータページの入ったバッファ群（
ローカリティセット）を持つ第１の状態と、各ローカリ
ティセットから置換制御により各ローカリティセットサ
イズを越えるデータページを保持するバッファを外し、
置換アルゴリズムによりチェインされるバッファ群（セ
カンダリバッファ）を持つ第２の状態と、未だデータペ
ージが保持されていないバッファを置換アルゴリズムに
よりチェインされるバッファ群（フリーバッファ）を持
つ第３の状態とを含むことにも特徴がある。

また、（ｘｖｆｆｉ）入出力管理用プログラムモジュー
ルが複数ページ単位で入出力処理を行う場合、リレーシ
ョンに対して逐次的に全タプルをアクセスしながら全タ
プルの更新処理を行う際には、複数ページ単位で一括し
てデータページ群を入力した後、読込んだデータページ
群のタプルの更新処理を完了すると、次の一括入力を行
う直前に、更新したデータページ群を外部記憶装置に対
し一括して出力することにも特徴がある。また、（ｘｉ
ｘ）主記憶装置と外部記憶装置との間で、外部記憶装置
から主記憶装置にデータ転送を行う場合、データベース
演算処理を行うデータベースマシンを利用し、データベ
ースマシンにより与えられた検索範囲内の全てのデータ
ページを出力する動作と、与えられた検索条件式を満足
するタプル（レコード）を少なくとも１つ以上含むデー
タページを出ノＪする動作を行うように制御することに
も特徴がある。また、（ＸＸ）データベースマシンによ
り与えられた検索範囲内の全てのデータページを出力す
る動作においては、入出力バツファから検索範囲数分の
データページを受信するに足るバッファ群を確保し、入
出力バツファ内に与えられた検索範囲のブタベージが存
在するか否かを判定して、ページ不在となったページの
みを確保したバッファ群に読込み、使用しなかった入出
力バツファは次の入力要求に備え保持したままにするこ
とにも特徴がある。また、（ｘｘｉ）データベースマシ
ンにより与えられた検索条件式を満足するタプル（レコ
ード）を少なくとも１つ以上含むデータページを出力す
る動作においては、入出力バツファから少なくとも１ペ
ージ分以上のデータページを受信するに足る入出力バツ
ファを確保し、入出力バツファ内に与えられた検索範囲
のデータページが存在するか否かを判定し、ページ不在
となったページ情報と検索条件式をデータベースマシン
に与え、検索条件式を満足するタプル（レコード）を少
なくとも１つ以上含むデータページを確保したバッファ
に受信することにも特徴がある。さらに、（ＸＸｉｆ）
データベースマシンに障害が発生したことを検知した場
合には、該データベースマシンによる検索要求を取止め
、それ以降はデータページをｌページ単位で入出力する
入出力管理用プログラムサブモジュールと、データペー
ジを複数ページ単位で入出力する入出力管理用プログラ
ムサブモジュールとを用いて、データの入出力を行うこ
とにも特徴がある。

〔イ乍　　用］ 本発明においては、（ａ）主記憶装置と論理的に主記憶
を拡張する拡張記憶装置を備えた計算機システムにおい
て、オペレーティングシステムの仮想記憶管理により管
理されている仮想記憶空間上で動作し、入出力バッファ
を用いて外部記憶装置上のデータの入出力管理を行うプ
ログラムが、拡張記憶装置上に確保した第２の入出力バ
ッファを管理する機能を有し、必要に応じて仮想空間上
の入出力バッファのデータを拡張記憶装置上の入出力バ
ッファに退避、または拡張記憶装置上の入出力バッファ
のデータを仮想空間上の入出力バッファに復元すること
により、外部記憶装置に対する入出力処理を削減して、
入出力バッファを効率よく利用している。また、（ｂ）
入出力バッファ上のあるバッファのデータに対して更新
が行われ、外部記憶装置に対する出力要求の予約が行わ
れると、入出力バッファの置換アルゴリズムによりペー
ジ置換の対象となり、外部記憶装置への出力処理が行わ
れるまで、そのバッファを主記憶装置上にページ固定を
行うことにより、オペレーティングシステムのページン
グ管理の対象から外すこと、および外部記憶装置からの
入出力バッファへのデータの入力要求が複数ページ単位
の先読み処理要求の場合、先読み処理単位のバッファに
対して主記憶装置上にページ固定を行うことにより、先
読みしたデータの処理が終了するまで、オペレーティン
グシステムのページング管理の対象から外すことによっ
て、入出力バッファを効率よく利用している。また、（
Ｃ）主記憶装置と論理的に主記憶を拡張する拡張記憶装
置を備えた計算機システムにおいて、データベース管理
システムが管理する外部記憶装置上のデータベースを拡
張記憶装置上にも配置し、入出力バッファ管理部では、
データの入力処理要求に対して拡張記憶装置上にデータ
が存在しない場合と、入出力バッファからのデータの出
力処理を行う場合に、外部記憶装置上のデータベースに
対する入出力処理を行うことによって、外部記憶装置に
対する入出力処理を削減して、入出力バッファ管理の入
出力処理時間を短縮している。また、（ｄ）アクセス特
性がデータベースの参照あるいは更新に関係なく逐次的
アクセスを行う場合には、入出力処理起動時にバッファ
への先読み動作、またはバッファから外部記憶装置への
まとめ書き動作を行うか否かを判定し、先読み処理単位
およびまとめ書き単位を決定することにより、入出力時
間を削減して、入出力バツファを効率よく利用している
。さらに、（ｅ）主記憶装置と外部記憶装置との間に位
置し、外部記憶装置から主記憶装置へデータ転送を行う
際に、データベース演算処理を行い、そのデータベース
演算処理結果を主記憶装置に転送するデータベースマシ
ンを利用するシステムにおいて、そのデータベースマシ
ンに障害が発生した場合、データベースマシンへの検索
要求を取止め、以降既存のデータベース管理システムの
複数ページ入出力処理、または１ページ入出力処理によ
るデータの入出力に切換えることにより、入出力バツフ
ァを効率よく利用している。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。

第２図は、本発明が適用される計算機システムのハード
ウェア構成図である。

第２図において、ｌはデータ演算およびシステム内の各
装置を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、２はＣＰＵＩ
が実行するプログラムおよび各種データを記憶する主記
憶装置、３は論理的に主記憶装置２を拡張するため、半
導体メモリ素子で構成された拡張記憶装置、４は磁気デ
ィスク装置等を含む外部記憶装置である。

第１図は、第２図に示すハードウェア構成上で動作する
メモリ内の全体機能構成図である。

第１図において、５は仮想空間であり、データベース管
理システム５０および入出力バツファ部６０は、いずれ
も仮想空間５上で動作する。

第２図における外部記憶装置４には、データベース管理
システム５０が管理するデータベース４０が蓄積されて
いる。データベース管理システム５０は、ユーザからの
データベース問合せ要求の構文解析、意味解析を行うデ
ータベース問合せ要求解析部５１と、問合せの内部処理
手順を決定して、その内部処理手順に従ってデータベー
ス演算、例えばセレクション、ジョイン演算等を実行す
るデータベース演算処理部５２と、データベース演算処
理部５２からのデータの入出力処理要求に応じて、入出
力バッファへのデータの入出力処理を入出力バッファ部
６０を介して行う入出力バッファ管理部５３とを備えて
いる。

リレーショナルデータベースにおいては、データは複数
のタプルからなるリレーションと呼ばれる論理的データ
構造で構成される。リレーションは、データベース管理
システム５０の入出力単位である物理的に固定長の複数
ページに分割され、外部記憶装置４のデータベース４０
に格納されている。

第１図に示す入出力バッファ部６０は、ユーザからのデ
ータベース問合せ要求に応じて、その問合せでアクセス
するリレーション毎にバッファを分割したローカリティ
セットを管理するローカリティセット管理テーブル６１
と、データベース問合せ要求処理終了後、またはローカ
リティセットの置換アルゴリズムによりローカリティセ
ットから追い出されたページを保持し、どのローカリテ
ィセットにも属さないセカンダリバッファを管理するセ
カンダリバッファ管理テーブル６２と、まだページの入
っていない仮想空間上の入出力バッファと拡張記憶装置
上の入出力バツファを管理するフリーバッファ管理テー
ブル６３と、データベース演算処理部５２からの入出力
要求によって、バッファサーチを行う場合にはハツシン
グによるバッファのチェインを管理するハツシュブロッ
ク管理テーブル６４と、ページを格納するバッファ毎に
仮想空間上のそのバッファの位置情報、ベジ番号、状態
（どのローカリティセットに属しているか、セカンダリ
バッファに属しているか、フリーバッファに属している
か）等を保持するページ管理テーブル６５と、複数のロ
ーカリティセット間でページを共有する場合に、その共
有ページを管理する共有ページ管理テーブル６６と、仮
想空間上の入出力バッファを論理的に拡張するページを
格納するバッファ毎に拡張記憶装置上のそのバッファの
位置情報、ページ番号、状態等を保持する拡張ページ管
理テーブル６７と、データベースのページを格納する仮
想空間上の入出力バツファ６８と、拡張記憶装置３上の
拡張入出力バツファ３０とから構成される。

本発明におけるバッファ管理方法では、（ａ）主記憶装
置２上の入出力バッファ６８と拡張記憶装置３上の入出
力バッファ３ｏにより、データの入出力処理を行うプロ
グラムモジュールを設けて、外部記憶装置４との入出力
処理については、主記憶装置２上の入出力バッファ６８
を用いて行い、主記憶装置２上の入出力バッファ６８が
不足する場合には、主記憶装置２上の入出力バツファ６
８の中から置換アルゴリズムによりデータを拡張記憶装
置３上の入出力バッファ３０に退避する。その結果、ペ
ージ置換の対象となったバッファのデータを再参照する
場合には、拡張記憶装置３上の入出力バッファ３０にデ
ータがあるので、主記憶装置２上の入出力バッファ６８
にデータを復元すればよい。従って、外部記憶装置４に
対するデータの入力処理を行う必要がないため、データ
に対するアクセス時間が短縮されるとともに、バッファ
不足による処理の遅れがない。（ｂ）データベース管理
システム５０の入出力バッファ管理部５３では、主記憶
装置２上の入出力バツファ６８と拡張記憶装置３上の入
出力バツファ３０を管理するプログラムモジュールを設
けて、主記憶装置２上の入出力バツファ６８が占有され
、バッファ不足となったデータの入力要求時には、主記
憶装置２上の入出力バツファ６８の置換アルゴリズムに
より一部のバッファのデータを拡張記憶装置３」二の入
出力バッファ３０に退避することによって、そのデータ
の入力をページ置換された主記憶装置２上の入出力バツ
ファ６８に行う。これにより、バッファ不足によるデー
タベースの処理要求待ちとなることがない。（Ｃ）デー
タベース管理システム５０の入出力バツファ管理部５３
において、データベースに対する問合せ毎に、入出力バ
ツファ群を分割するローカリティセット管理を行う場合
、そのローカリティセットは、その問合せのデータベー
スへのアクセス特性に適合するバッファ数および置換ア
ルゴリズムを設定するが、そのローカリティセットのバ
ッファが入出力バッファ６８の不足により確保できなけ
れば、不足するバッファを拡張記憶装置３上の入出力バ
ッファ３０がら取得する。このように、ローカリティセ
ット内の主記憶装置２上の入出力バッファ６８に入らな
いデータを、拡張記憶装置３上の入出力バッファ３０に
退避しておけば、外部記憶装置４に対する入出力処理を
削減することができ、論理的にローカリティセットのバ
ッファ数を満たしているので、効率のよいデータの入出
力処理を行うことができる。

（ｄ）また、データベース管理システム５０において、
ユーザからの問合せによりソートマージ法による中間フ
ァイルを作成する内部処理を行う場合、主記憶装置２上
にソートマージ処理で同時に必要とする最小のバッファ
を確保し、ソートマージ処理においては、処理中に必要
なデータのみ主記憶装置２上にデータを置き、マージし
た結果は拡張記憶装置２上の第１または第２の入出力パ
ッファ３０に退避しておくので、主記憶装置２上の入出
力バッファ６８を最小にして、中間ファイルをソートマ
ージ処理中に外部記憶装置２に対して出力することなく
、効率のよい入出力バッファ管理を行うことができる。

（ｅ）さらに、データベース管理システム５０の履歴情
報管理において、履歴情報管理用のバッファに履歴情報
が一杯になると、拡張記憶装置３上の入出力バッファ３
０に退避しておき、システム障害発生時には、拡張記憶
装置３上の入出力バッファ３０から履歴情報を復元して
、データベースの回復処理を行うことができるので、外
部記憶装置４に対する入出力処理を削減することができ
、データベースの回復処理時間も短縮できる。（ｆ）ま
た、データベース管理システム５０が扱う入出力バッフ
ァは、仮想記憶システムの仮想空間５上に確保したもの
であり、データベース演算処理により更新されたバッフ
ァおよび外部記憶装置４上のデータベース４０から複数
ページ単位で先読み処理するバッファ群に対して、主記
憶装置２上にページ固定することにより、オペレーティ
ングシステムのページング管理によるページングの対象
から外れるので、不要な入出力処理が行われることがな
い。

（ｇ）データベース管理システム５０が管理する外部記
憶装置４上のデータベース４０を拡張記憶装置３上に展
開するようにして、入出力バッファ管理部５３における
データの入力処理は拡張記憶装置３上のデータベース４
０から入力し、拡張記憶装置３上にデータがなければ、
外部記憶装置４上のデータベース４０から入力すると同
時に、拡張記憶装置３上にも退避しておく。また、入出
力バッファ管理部５３の置換アルゴリズムによりページ
置換の対象となったページに対して、出力要求があれば
、外部記憶装置４上のデータベース４０に対して出力処
理を行い、拡張記憶装置３上の同一データを持つバッフ
ァに対する更新処理も行う。これにより、外部記憶装置
４上のデータベース４０に対する入出力処理が必要最小
限で済み、拡張記憶装置３上のデータベースに対する入
出力処理時間は、外部記憶装置４に対する入出力処理時
間のアクセス・ギャップを埋めることができる。

また、外部記憶装置４上のデータベース４０は、データ
ベース管理システム５０のシステム開始時に、拡張記憶
装置３上の入出力バッファ３０に初期ロードしておくこ
とにより、データ入力処理は拡張記憶装置３からの入力
だけで済む。

（ｈ）入出力バッファ６８と外部記憶装置４との間で、
１ページ単位で入出力処理を行うプログラムモジュール
と、複数ページ単位で入出力処理を行うプログラムモジ
ュールとを設け、データベース管理システム５０の入出
力バッファ管理部５３では、データベース４０に対する
問合せ毎に入出力バッファ群を分割するローカリティセ
ット管理を行い、このローカリティセットは、その問合
せのデータベース４０へのアクセス特性に適合するバッ
ファ数および置換アルゴリズムを設定することにより、
効率のよいデータの入出力処理を行う。

特に、データベース４０に対して逐次的にアクセスする
問合せの場合のローカリティセットは、複数ページ単位
で入力を行い、全てのページのデータベース演算処理が
終了するまで保持され、他のユーザによるデータベース
アクセス要求によってページが入出力バッファ６８から
掃出しの対象となることがなく、同一のリレーションに
対するアクセス要求を行っているローカリティセット間
では、同一ページの共用を許すので、入出力バッファ６
８上のページを効率よく利用できる。

また、データベース４０に対して、逐次的に更新処理を
行う問合せの場合のローカリティセットは、複数ページ
単位で出力を行い、出力後は入出力バッファ６８中のど
のローカリティセットにも属さないバッファとすること
により、他のユーザによるデータベースアクセス要求に
よって、ページ不在となったページを入力するためのバ
ッファがデータベース４０の更新待ちとなっているバッ
ファを選択することが少なくなるので、不要な入出力処
理が防止できる。

さらに、主記憶装置２と外部記憶装置４との間に位置し
、外部記憶装置４がも主記憶装置２へのデータ転送を行
う場合、データベース演算処理を行うデータベースマシ
ンを利用するプログラムモジュールを入出力バッファ管
理部５３に設け、データベースマシンによるデータベー
ス演算処理を適用することにより、データベース管理シ
ステム５０で行うデータベース演算処理の負荷を削除す
ることができる。そして、データベース管理システム５
０が有する既存の１ページ入出力および複数ページ単位
入出力を行うプログラム以外の入出カプログラムを選択
可能にしている。なお、データベースマシンに障害が発
生した場合には、データベースマシンによる検索要求を
取り止めて、それ以降は既存のデータベース管理システ
ム５０が有する既存の１ページ入出力および複数ページ
単位入出力を行うプログラムに切換えることにより、デ
ータベースマシンの障害によるデータベース管理システ
ム５０の機能停止を防止することができる。

第３図は、第１図における入出力バッファ部のテーブル
関連図である。

入出力バッファ部６０における状態、つまりローカリテ
ィセット、セカンダリバッファ、フリーバッファの各管
理テーブルの関連を示している。

ここでは、ローカリティセットが２個存在するものとし
て、各々のローカリティセットを管理するローカリティ
セット管理テーブル６１ａ、６１ｂがある。ローカリテ
ィセット管理テーブル６１ａには、それぞれ３ページ分
のデータページが読み込まれ、ページ管理テーブル６５
ａ、６５ｂおよび拡張ページ管理テーブル６７ａを当該
ローカリティセットの置換アルゴリズムによりチエイニ
ングしており、またローカリティセット管理テーブル６
１ｂには、１ページのデータが読み込まれて、ページ管
理テーブル６５ｃを当該ローカリティセットの置換アル
ゴリズムによりチエイニングしている。

セカンダリバッファとしては、セカンダリバッファ管理
テーブル６２に、３ページ分のどのローカリティセット
にも属さないデータページがページ管理テーブル６５ｄ
、６５ｅ、６５ｆとして、セカンダリバッファの置換ア
ルゴリズムＰＩＦＯによりチエイニングされている。

フリーバッファとしては、フリーバッファ管理テーブル
６３に、仮想空間５上の入出力バッファが２面、拡張記
憶装置３上の拡張入出力バッファが３面あり、それらが
仮想空間Ｓ上の入出力バッファのページ管理テーブル６
５ｇ、６５ｈとして、および拡張記憶装置３上の拡張入
出力バッファの拡張ページ管理テーブル６７　ｂ、　６
７　ｃ、　６７　ｄとして、各々フリーバッファの置換
アルゴリズムＦＴＦ○によりチエイニングされている。

第４図は、第１図におけるハツシュブロック管理テーブ
ルの接続例を示す構成図である。

入出力バッファ部６０のハツシュブロック管理テーブル
６４と入出力バッファ６８との関連を、第３図を基に説
明する。ハツシュブロック管理テーブル６４は、当該入
出力バッファ数分のハツシュ値に対応するバッファのチ
ェイン情報を持っている。ハツシュブロック管理テーブ
ル６４のハツシュ値１には、第３図におけるページ管理
テーブル６５ｂ、６５ｃがチエイニングされ、またハツ
シュ値３には、ページ管理テーブル６５ｒ１ハツシユ値
５には、ページ管理テーブル６５ｈ、ハツシュ値ｎ−１
には、ページ管理テーブル６５ｅ。

６５ｄが、それぞれハツシュチェインのポインタにより
チエイニングされている。この時、第３図におけるロー
カリティセット管理テーブル６１ａ。

６１ｂの各バッファチェインは、第４図の破線で示すよ
うに、ページ管理テーブルがポインタでチエイニングさ
れている。

第５図は、第１図における入出力バッファ管理部の詳細
構成図である。

入出力バッファ管理部５３は、データベース演算処理部
５２からのローカリティセット確保、解放要求、データ
ページの入出力要求等を解析する入出力要求解析部５３
０と、ローカリティセット確保要求時にローカリティセ
ット管理テーブルを確保して、これを初期化するローカ
リティセット確保処理部５３１と、ローカリティセット
解放要求時にローカリティセット中のバッファをセカン
ダリバッファにリチェインして、ローカリティセット管
理テーブル６１を解放するローカリティセット解放処理
部５３２と、ローカリティセット内のバッファの置換制
御およびローカリティセットサイズを越えないように制
御するローカリティセット管理部５３３と、セカンダリ
バッファをＦＩＦ○により置換制御を行うセカンダリバ
ッファ管理部５３４と、前記入出力要求解析部５３０か
らバッファに保持したページに対するフリー要求時にフ
リーバッファへのりチェインを行う等、仮想空間上のフ
リーバッファと拡張記憶装置３上のフリーバッファを各
々ＦＩＦ○により置換制御を行うフリーバッファ管理部
５３５と、入出力要求のあったデータページ（群）がバ
ッファ中に存在するか否かをサーチするバッファサーチ
処理部５３６と、前記ローカリティセット内の置換アル
ゴリズムによるバッファのりチェインおよびローカリテ
ィセットとセカンダリバッファ間のバッファの授受に伴
うバッファの切り離し、接続を行うページ置換制御部５
３７と、前記バッファサーチ処理部５３６によりページ
不在となったページに対して１ページ入出力要求時には
、外部記憶装置４からの１ページ入出力を行う１ページ
入出力処理部５３８と、先読み処理またはまとめ書き処
理要求時には、−摺入出力を行う一括入出力処理部５３
９とから構成されている。

第６図は、第５図における入出力要求解析部の処理フロ
ーチャートである。

前述のように、入出力要求解析部５３０は、データベー
ス演算処理部５２から入出力バッファ管理部５３に対し
て、データベース４０への入出力要求を解析する役割を
果す。

先ず、データベース演算処理部５２からの要求を判定し
て、問合せ処理開始時にローカリティセットを確保する
要求であれば、ローカリティセット確保処理部５３１に
制御を渡しくステップ５３００．５３０１）、一方、要
求がローカリティセット解放要求であれば、ローカリテ
ィセット解放処理部５３２に制御を渡す（ステップ５３
０２゜５３０３）。また、要求がページ入出力処理要求
であれば、ローカリティセット管理部５３３に制御を渡
しくステップ５３０４．５３０５）、また、要求がバッ
ファフリー要求であれば、フリーバッファ管理部５３５
に制御を渡す（ステップ５３０６．５３０７）。このよ
うに、入出力バッファ管理部５３に対する要求に応じて
、処理を振り分ける。

第７図は、第５図におけるローカリティセット確保処理
部の処理フローチャートである。

ローカリティセット確保処理部５３１は、問合せ処理開
始時にその問合せを解析して、決定したアクセス手順に
適したローカリティセットを確保し、これを初期化する
。

先ず、最初に、第１図に示す入出力バッファ部６０のロ
ーカリティセット管理テーブル６１かも、未使用状態の
ローカリティセット管理テーブル６１を確保する（ステ
ップ５３１０）。次に、確保したローカリティセット管
理テーブル６１に対してその問合せのローカリティセッ
ト情報を設定する。

次に、確保したローカリティセット管理テーブル６１に
対して、問合せのローカリティセット情報を設定する。

確保したローカリティ管理テーブル６１の初期化が終了
すると（ステップ５３１１）、当該ローカリティセット
を使用する問合せが一括入出力処理を行うか否かを判定
して（ステップ５３１２）、−摺入出力処理を行う場合
には、予め入出力バッファ６８がらローカリティセット
分のバッファを確保する（ステップ５３１３）。

第８図（ａ）は、本発明におけるローカリティセット管
理テーブルの情報を示す図である。

ローカリティセット管理テーブル６１には、問合せ処理
を識別する検索ＩＤ６１０、入出力バッファ管理部５３
において問合せのローカリティセットを識別するローカ
リティセットＩＤ６１１、ローカリティセットサイズ６
１２、問合せによりローカリティセット内に割り当てた
バッファ面数情報であるローカリティセット内割り当て
ページ数６１３、ローカリティセット内に割り当てたバ
ッファを管理するページ管理テーブル６５のチェインの
先頭および末尾を位置付ける先頭バッファアドレス６１
４、末尾バッファアドレス６１５、ローカリティセット
内に割り当てた拡張入出力バッファの拡張ページ管理テ
ーブル６７の先頭アドレスである拡張入出力バツファ先
頭アドレス６１６、当該ローカリティセット内バッファ
の置換制御方法を指示する置換アルゴリズム６１７、当
該ローカリティセットを利用する問合せが入出力バッフ
ァ管理部５３により先読み処理またはまとめ書き処理を
行うか否かを指定する一括入出力要求指定情報６１８、
当該問合せでアクセスするリレーションの情報６１９等
が格納される。

第８図（ｂ）は、本発明におけるページ管理テーブルの
情報を示す図である。

ページ管理テーブル６５には、前述のローカリティセッ
トに関する情報であるローカリティセットＩＤおよび当
該ページ管理テーブル６５で管理するページの情報とし
て、リレーションを識別する情報等のバッファ属性情報
６５０、当該バッファを識別するバッファ番号６５１、
複数のページ管理テーブル６５のチェイン関係を位置付
けるページ管理テーブル前方ポインタ６５２、ページ管
理テーブル後方ポインタ６５３、ページサーチを高速化
するためのハツシュ関数により決定したハツシュ値に属
するバッファのチェインを位置付けるハツシュチェイン
前方ポインタ６５４、ハツシュチェイン後方ポインタ６
５５、当該ページ管理テーブルで管理しているページ番
号６５６、当該ページ管理テーブル６５で管理している
ページに対して外部記憶装置４への出力要求が出ている
か否かを示す出力要求フラグ６５７、当該ページ管理テ
ーブル６５で管理しているバッファが主記憶装置２上に
ページ固定されているか否かを示すページ固定フラグが
、それぞれ格納されている。

第８図（Ｃ）は、本発明における拡張ページ管理テーブ
ルの情報を示す図である。

拡張ページ管理テーブル６７には、前述のページ管理テ
ーブル６５と同等のバッファ属性情報６７０、当該バッ
ファを識別するバッファ番号６７１、複数の拡張ページ
管理テーブルのチェイン関係を位置付ける拡張ページ管
理テーブル前方ポインタ６７２、拡張ページ管理テーブ
ル後方ポインタ６７３、当該拡張ページ管理テーブル６
７で管理しているページ番号６７４が、それぞれ格納さ
れている。

第８図（ｄ）は、本発明におけるフリーバッファ管理テ
ーブルの情報を示す図である。

前述のページ管理テーブル６５と拡張ページ管理テーブ
ル６７とは、初期時には、入出力バッファ部６０のフリ
ーバッファ管理テーブル６３により管理されている。こ
のフリーバッファ管理テーブル６３には、入出力バッフ
ァ部６４の入出力バッファ６８のフリーバッファ面数で
あるフリーバッファ数６３０、複数のフリーバッファの
ページ管理テーブルのチェイン関係を位置付けるページ
管理テーブル前方ポインタ６３１、ページ管理テーブル
後方ポインタ６３２、拡張記憶装置３の拡張入出力バッ
ファ３０のフリーバッファのバッファ面数であるフリー
拡張バッファ数６３３、複数のフリー拡張バッファの拡
張ページ管理テーブルのチェイン関係を位置付ける拡張
ページ管理テーブル後方ポインタ６３５が、それぞれ格
納されている。

第９図は、入出力バッファ管理部におけるローカリティ
セット解放処理部の処理フローチャートである。

入出力バッファ管理部５３に対する要求が、ローカリテ
ィセット解放要求の場合には、ローカリティセット解放
処理部５３２が動作する。先ず、解放の対象となるロー
カリティセット内にバッファがチェインされているか否
かを判定しくステップ５３２０）、ローカリティセット
内にバッファがチェインされている場合には、当該ロー
カリティセットからチェインしているバッファを切り離
し、いずれのローカリティセットにも属さないセカンダ
リバッファチェインに接続するが、他のローカリティセ
ットから共有されている場合には、共有しているローカ
リティセットに接続する処理を行うセカンダリバッファ
管理部５２４に制御を渡す（ステップ５３２１．）。そ
して、ローカリティセット内にバッファがないか、ある
いはセカンダリバッファ管理部５３４によりローカリテ
ィセット内のバッファが切り離されると、当該ローカリ
ティセットのローカリティセット管理テーブル６１を解
放し、未使用状態にする（ステップ５３２２）。

第１０図（ａ）は、本発明におけるローカリティセット
菅埋部の処理フローチャートである。

入出力バッファ管理部５３に対する要求が、ページ入出
力処理要求の場合には、ローカリティセット管理部５３
３が動作する。先ず、ページ入出力処理要求が入力要求
であるか、出力要求であるかを判定しくステップ５３３
００）、入力要求の場合には、１ページ入力と一括入力
とを混在して処理できるように、入力要求によるページ
の検索範囲について、処理が終了したか否かを判定する
（ステップ５３３０１）。検索範囲が終了状態であれば
、−指入力要求であったか否かを判定しくステップ５３
３０２）、−指入力要求であれば、摺入出力処理部に制
御を渡し、一括入力を行う（ステップ５３３０３）。ま
た、ロー力すテイヤット管理部５３３において、検索範
囲終了状態でない場合・入出力バツファ内に要求するペ
ージが存在するか否かをサーチするバッファサーチ処理
部５３６に制御を渡す（ステップ５３３０４）。

第１１図は、バッファサーチ処理部の処理フローチャー
トである。

第１０１１ｆｆｌ（ａ）において、バッファサーチ処理
部５３６に制御が渡されると、要求したページのページ
番号によりあるハツシュ関数でハツシュ値を取得しくス
テップ５３６０）、取得したハツシュ値から当該ハツシ
ュ値を持つバッファのチェインからページをサーチする
（ステップ５３６１）。その結果、仮想空間５上の入出
力バッファにページがあるか否かを判定しくステップ５
３６２）、ページ不在の場合には、当該ページを要求し
たローカリティセット内に拡張入出力バッファがチェイ
ンされているか否かを判定する（ステップ５３６３）。

拡張入出力バッファがあれば、第８図（ａ）におけるロ
ーカリティセット管理テーブル６１の拡張入出力バッフ
ァ先頭アドレス６１６から拡張ページ管理テーブル６７
のチェインをサーチする（ステップ５３６４）。

再び、第１０図（ａ）に戻って、バッファサーチ処理部
５３６のサーチの結果、ページ不在であるか否かを判定
する（ステップ５３３０５）。ページ不在でない場合、
つまり入出力バツファ上にページが存在する場合には、
先ずバッファ上に存在したページが既に要求した問合せ
のローカリティセット内にチェインされているか否かを
判定する（ステップ５３３０６）。要求したローカリテ
ィセット内にチェインされている場合には、ローカリテ
ィセット内のバッファのチェインを付は換えるために、
ページ置換制御部５３７に制御を渡す（ステップ５３３
０７）。要求したローカリティセット内にチェインされ
ていない場合には、他のローカリティセット内にチェイ
ンされているか否かを判定しくステップ５３３０８）、
他のローカリティセット内にチェインされている場合に
は、当該ページを要求したローカリティセットにおいて
も共有するように、要求したローカリティセットに共有
ページ管理テーブル６６をチェインし、共有されたペー
ジのページ管理テーブル６５に共有ページ管理テーブル
６６をチェインするページ共有制御処理を行う（ステッ
プ５３３０９）。

他のローカリティセットにチェインされていない場合、
つまりセカンダリバッファ上に存在する場合には、要求
したローカリティセット内の割り当てバッファ数がロー
カリティセットサイズと等しいか否かにより、ローカリ
ティセットサイズを越えるか否かを判定する（ステップ
５３３１０）。

ローカリティセットを越えない場合には、ページ置換制
御部５３７に制御を渡し、当該ページをセカンダリバッ
ファから要求したローカリティセットに接続する（ステ
ップ５３３１１）。その後、要求したローカリティセッ
トのローカリティセット管理テーブル６１内のローカリ
ティセット内割り当てバッファ数を変更する（ステップ
５３３１２）。

そして、セカンダリバッファ管理部５３４に制御を渡し
、バッファに存在したページのページ管理テーブル６５
をセカンダリバッファのチェインから切り離す（ステッ
プ５３３１３）。

次に、ステップ５３３０５において、ページ不在か否か
の判定処理で、ページ不在となった場合について、第１
０図（ｂ）により説明する。その場合には、当該入力要
求が１ページ入力要求であるか、−指入力要求であるか
を判定しくステップ５３３１８）、−指入力要求の場合
には、外部記憶装置４から一括入力するページ範囲情報
を作成しくステップ５３３１９）、検索範囲終了まで、
ページサーチを繰り返す。また、１ページ入力要求の場
合には、要求したローカリティセット内の割り当てバッ
ファ数が、ローカリティセラ］・サイズと等しいか否か
により、ローカリティセットサイズを越えるか否かを判
定する（ステップ５３３２０）。ローカリティセットサ
イズを越える場合には、当該ローカリティセットの置換
アルゴリズムにより、１ページ分セカンダリバッファに
チェインを付は換えるため、セカンダリバッファ管理部
５３４に制御を渡す（ステップ５３３２１）。その後、
あるいはローカリティセットサイズを越えない場合には
、フリーバッファが存在するか否かを判定しくステップ
５３３２２）、フリーバッファがある場合には、フリー
バッファチェインよりバッファを１面だけ確保し、当該
要求元ローカリティセットに確保したバッファを接続す
るため、フリーバッファ管理部５３５に制御を渡す（ス
テップ５３３２３）。フリーバッファが無い場合には、
セカンダリバッファが存在するが否が判定しくステップ
５３３２４）、セカンダリバッファが存在する場合には
、セカンダリバッファの置換アルゴリズムによりバッフ
ァを１面確保し、当該要求元ローカリティセットに確保
したバッファを接続するため、セカンダリバッファ管理
部５３４に制御を渡す（ステップ５３３２５）。フリー
バッファもセカンダリバッファも無い場合、つまりバッ
ファ不足の場合には、拡張入出力バッファからバッファ
を取得する。先ず、当該要求元ローカリティセットの置
換アルゴリズムにより、ローカリティセットの中からペ
ージ置換を行うバッファを選択する（ステップ５３３２
６）。そして、フリーバッファ管理部５３５に制御を渡
し、拡張入出力バッフアからバッファを１面だけ確保し
、当該要求元ローカリティセットに確保したバッファを
接続する（ステップ５３３２７）。その後、ステップ５
３３２６で選択したバッファのページを、確保した拡張
入出力バッファに退避することにより〈ステップ５３３
２８）、ページを退避したバッファを外部記憶装置４か
らのページ入力に使用する。１ページ入力要求の場合に
は、これらの処理が終了して、外部記憶装置４上のデー
タベース４ｏからのページ入力用バッファにページを入
力するため、１ページ入出力処理部５３８に制御を渡す
（ステップ５３３２９）。

次に、第１０図（ａ）のローカリティセット管理部５３
３の処理において、ローカリティセット管理部５３３に
対する要求が出力要求であるか否かの判定（ステップ５
３３００）で、出力要求の場合には、第１０図（、ｂ）
に示すように、さらに当該出力要求が一括出力要求であ
るか否かを判定する（ステップ５３３１．４）。−括出
力要求の場合には、ローカリティセット内の全ての出力
要求有りのページを、外部記憶装置４のデータベース４
０に対してまとめ書きするため、−話入出力処理部５３
９に制御を渡す（ステップ５３３１５）。また、当該出
力要求が一括出力要求でない場合、っまりｌページ出力
要求の場合には、当該出力要求対象ページのページ管理
テーブル６５に出力要求フラグをオンにセットし、当該
ページの入出力バッファを主記憶装置２上にページ固定
する（ステップ５３３１６．５３３１７）。

第１２図は、本発明におけるセカンダリバッファ管理部
の処理フローチャートである。

セカンダリバッファ管理部５３４では、セカンダリバッ
ファチェインに対するバッファの接続要求か否かを判定
しくステップ５３４０）、接続要求である場合には、セ
カンダリバッファの置換アルゴリズムＦＩＦＯにより、
セカンダリバッファチェインに要求されたページ管理テ
ーブル６５を接続する（ステップ５３４１）。接続が完
了すると、ページ管理テーブル６５の属性情報（ローカ
リティセットＩＤ等）を変更する（ステップ５３４２）
。

また、セカンダリバッファチェインへのバッファの接続
要求でない場合には、セカンダリバッファチェインから
のバッファの切り離し要求か否かを判定しくステップ５
３４３）、バッファ切り離し要求の場合には、切り離し
の対象となったバッファのページに対して、外部記憶装
置４のデータベース４０への出力要求があるか否かを判
定しくステップ５３４４）、出力要求有りの場合には、
外部記憶装置４のデータベース４０への出力を行うため
に、１ページ入出力処理部５３８に制御を渡す（ステッ
プ５３４５）。そして、当該バッファの出力要求に対す
る処理が終了するか、または出力要求がない場合には、
セカンダリバッファチェインから当該バッファのページ
管理テーブル６５を切り離す（ステップ５３４６）。

第１３図は、本発明におけるフリーバッファ管理部の処
理フローチャートである。

フリーバッファ管理部５３５においては、フリーバッフ
ァチェインへのバッファの接続要求であるか否かを判定
しくステップ５３５００）、接続要求である場合には、
当該接続要求バッファが拡張入出力バツファであるか否
かを判定しくステップ５３５０１）、拡張入出力バッフ
ァでない場合、つまり仮想記憶空間５上の入出力バッフ
ァの場合には、フリーバッファの置換アルゴリズムＦＩ
Ｆ○によりフリーバッファチェインに要求されたページ
管理テーブル６５を接続する（ステップ５３５０２）、
接続することにより、当該ページ管理テーブル６５の属
性情報等の情報を初期状態にする（ステップ５３５０３
）。また、当該接続要求が拡張入出力バッファである場
合にも、ステップ５３５０２．５３５０３と同じように
、置換アルゴリズムＦＩＦ○により拡張フリーバッファ
チェインに要求された拡張ページ管理テーブル６７を接
続して、拡張ページ管理テーブル６７の属性情報等の情
報を初期状態にする（ステップ５３５０４．５３５０５
）。一方、フリーバッファチェインへのバッファの接続
要求でない場合には、フリーバッファチェインからのバ
ッファの切り離し要求か否かを判定しくステップ５３５
０６）、バッツア切り離し要求である場合には、切り離
しの対象となったバッファが拡張入出力バッファである
か否かを判定しくステップ５３５０７）、当該切り離し
要求が拡張入出力バッファ３０でない場合、つまり仮想
記憶空間５上の入出力バツファ６８である場合には、切
り離しの対象となったバッファのページ管理テーブル６
５をフリーバッファチェインから切り離す（ステップ５
３５０８）。その後、切り離したページ管理テーブル６
５に対して、要求元の情報を設定する（ステップ５３５
０９）。また、当該切り離し要求が拡張入出力バッファ
３０である場合にも、ステップ５３５０８．５３５０９
と同じように、切り離しの対象となった拡張ページ管理
テーブルを拡張フリーバッファチェインから切り離し、
切り離した拡張ページ管理テーブル６７に対して、要求
元の情報を設定する（ステップ５３５１０．５３５１１
）。

第１４図は、本発明におけるページ置換制御部の処理フ
ローチャートである。

ページ置換制御部５３７においては、先ずローカリティ
セットからのページ置換対象選択要求が否かを判定しく
ステップ５３７００）、要求が置換対象選択要求の場合
には、指定したローカリティセット内から当該ローカリ
ティセットの置換アルゴリズムにより置換対象となるペ
ージのページ管理テーブル６５を探す（ステップ５３７
０１）。そして、選択したページ管理テーブル６５を指
定されたローカリティセットのチェインから切り離す（
ステップ５３７０２）。また、要求が置換対象選択要求
でない場合、ローカリティセットへのページ取込み要求
か否かを判定して（ステップ５３７０３）、ページ取込
み要求の場合には、指定されたページ管理テーブル６５
の指定したローカリティセットの置換アルゴリズムに従
って接続を行う（ステップ５３７０４）、また、要求が
ページ取込み要求でない場合には、ローカリティセット
内の指定したページに対する置換要求であるが否かを判
定しくステップ５３７０５）、ローカリティセット内置
換要求の場合、要求されたページが拡張入出力バッファ
３０であるか否かを判定する（ステツブ５３７０６）。

拡張入出力バッファ３０である場合には、指定されたロ
ーカリティセットの置換アルゴリズムにより置換対象と
なるページのページ管理テーブル６５を探す（ステップ
５３７０７）。次に、選択された置換対象となるページ
を退避するためのバッファを拡張入出力バツファ３０か
ら取得するために、フリーバッファ管理部５３５に制御
を渡す（ステップ５３７０８）。そして、取得した拡張
入出力バッファ３０に置換対象となったページを退避し
、退避されたページのページ管理テーブル６５の情報を
、退避した拡張入出力バッファ３０の拡張ページ管理テ
ーブル６７に移す（ステップ５３７０９）。そして、当
該ローカリティセット内の置換要求対象の拡張入出力バ
ッファ３０のページを、前記退避されたページの入出力
バッファに復元する（ステップ５３７１０）。その後、
拡張ページバッファでないか、あるいは拡張ページバッ
ファの復元が終了したとき、当該要求で指定されたペー
ジ管理テーブル６５をローカリティセットの置換アルゴ
リズムに従ってチェインを付は換える（ステップ５３７
１１）。

第１５図は、本発明における１ページ入出力処理部の処
理フローチャートである。

先ず、当該１ページ入出力処理部５３８への処理要求が
入力要求であるか否かを判定しくステップ５３８０）、
入力要求である場合には、外部記憶装置４のデータベー
ス４０から指定したバッファにページを読み込む（ステ
ップ５３８１）。また、要求が入力要求でない場合には
、出力要求であるか否かを判定しくステップ５３８２）
、出力要求の場合には、先ず指定したバッファのページ
を外部記憶装置４のデータベース４０に書き込み、当該
バッファの主記憶装置２上でのページ固定を解除する（
ステップ５３８３．５３８４）。

第１６図は、本発明における一括入出力処理部の処理フ
ローチャー１・である。

先ず、当該−摺入出力処理部５３９への処理要求が、−
指入力要求であるか否かを判定しくステップ５３９０）
、−指入力要求の場合には、先読みするために指定され
たバッファ群を主記憶装置２上にページ固定する処理を
行い、バッファ群のページ管理テーブル６５のページ固
定フラグをそれぞれオンにする（ステップ５３９１）。

そして、外部記憶装置４のデータベース４ｏから指定し
た入出力バッファ群に、第１ｏ図の処理フローで作成し
た一括入力要求ページ範囲情報（ステップ５３３１９参
照）内のページ群を一括して読み込む（ステップ５３９
２）。一方、要求が一括入力要求でない場合には、−括
出力要求であるか否かを判定しくステップ５３９３）、
−括出力要求の場合には、外部記憶装置４のデータベー
ス４０に指定された入出力バッファ群のページを一括し
てまとめ書きして、当該バッファ群の主記憶装置２上に
対するページ固定を解除する（ステップ５３９４゜５３
９５）。

以上が、第１の実施例のバッファ管理方法の説明である
。

次に、本発明の第２〜第４の実施例について、述べる。

第１７図は、本発明の第２の実施例を示すバッファ管理
方法の説明図である。

第２の実施例においても、計算機システムの全体構成は
第１図に示す通りであって、第１の実施例と異なるのは
その動作である。

第１図のデータベース管理システム５０のデータベース
演算処理部５２が、ある問合せによりソートマージ法に
よる中間ファイルを作成する場合の処理を説明する。

先ず、データベース演算処理部５２が、入出力バッファ
管理部５３に対して、第１７図に示すように、仮想空間
５上に３ページ分のバッファ（バッファ（Ａ）６８０．
バッファ（Ｂ）６８１　、バッファ（Ｃ）６８２）と、
拡張記憶装置３上に中間ファイル格納用拡張入出力バッ
ファ（Ａ）３００．拡張入出力バッファ（Ｂ）３０１の
確保を要求して、各々のバッファを取得する。そして、
データベース４０からバッファ（Ａ）６８０にページを
入力し、入力したページ内のデータを加工してバッファ
（Ｃ）６８２に書き込む。データベース４０からバッフ
ァ（Ａ）６８０にページを読み終わるまで入力を続行し
、途中バッファ（Ｃ）６８２が満杯になると、拡張入出
力バッファ（Ａ）３００にデータを退避する。

次に、拡張入出力バッファ（Ａ）３００に退避された中
間ファイルからバッファ（Ａ）６８０．バッファ（Ｂ）
６８１に２ページずつ復元し、ソートマージした結果を
バッファ（Ｃ）６８２に書き込み、バッファ（Ｃ）６８
２がソートマージの結果で満杯になると、拡張入出力バ
ッファ（Ｂ）３０１にバッファ（Ｃ）６８２の内容を退
避する。この動作を拡張入出力バッファ（Ａ）３００の
中間ファイルについて、ソートマージが終了するまで繰
り返す。このようにして、拡張入出力バッファ（Ａ）３
００と拡張入出力バッファ（Ｂ）３０１とを交互に復元
用または退避用に使用して、ソートマージ処理が終了す
るまで繰り返し行う。

次に、本発明の第３の実施例のバッファ管理方法につい
て説明する。

第１８図は、本発明の第３の実施例を示すブタベースの
配置と入出力バツファ部の関連図であ第３の実施例にお
いても、計算機システムの全体構成は第１図に示す通り
である。

入出力バッファ部６０は、入出力バッファ６８の各バッ
ファの位置情報とページ情報を持つページ管理テーブル
６５と、拡張記憶装置３上に確保したデータベース格納
用拡張入出力バッファ３０２について、各バッファの位
置情報とページに関する情報を持つ拡張ページ管理テー
ブル６７とを具備している。拡張記憶装置３上の拡張入
出力バッファ３０２は、データベース４０を格納できる
容量を持っている。

本実施例の応用として、ユーザからの問合せによりソー
ト・マージ法による中間ファイルを作成する内部処理を
行う場合が挙げられる。この場合には、主記憶装置２上
の入出力バッファ６８にソート・マージ処理で同時に必
要とする最小のバッファを確保するとともに、拡張記憶
装置３上のデータベース格納用拡張入出力バッファ３０
２内に、中間ファイルを格納するための第１の入出力バ
ッファ群領域と第２のバッファ群領域とを確保する。

初期段階では、外部記憶装置４のデータベース４ｏから
データを入出力バッファ部６０の入出力バッファ６８に
読み込み、ここでソート処理を行った後、ソート処理し
た中間ファイルを拡張記憶装置３上のｆｉｌのバッファ
群に退避する。次の段階では、拡張記憶装置３上の第１
のバッファ群からデータを入出力バッファ部６０の入出
力バツファ６８に復元し、ここでマージ処理を行った後
、マージ処理した中間ファイルを拡張記憶装置３上の第
２のバッファ群に退避する。このような処理を繰り返し
て、マージ処理が終了するまで、拡張記憶装置３上の第
１および第２のバッファ群を交互に使い分けて、データ
の入出力処理を行う。

また、他の応用例として、データベース管理システムに
おける履歴情報管理用バッファの情報が満杯になった場
合の退避および復元処理が挙げられる。

すなわち、入出力バツファ部６０の入出力バツファ６８
が、データベース管理システムにおける履歴情報管理用
バッファである場合、入出力バツファ６８上に確保した
バッファに履歴情報が満杯になると、この全部ないし一
部を拡張記憶装置３上のデータベース格納用拡張入出力
バッファ３０２に退避する。その後、システム障害時の
データベース回復処理において、拡張記憶装置３上の入
出力バツファ３０２に退避した履歴情報を主記憶装置２
上の入出力バッファ６８に復元する。

さらに、他の応用例として、データベースに対する問合
せが多くなって、バッファ容量が不足する場合の退避お
よび復元処理が挙げられる。

すなわち、データベース管理システム５０の入出力バッ
ファ管理部５３は、データベースに対する問合せ毎に入
出力バッファ６８を分割するローカリティセット管理を
行って、問合せのデータベースへのアクセス特性に適合
するローカリティセット置換アルゴリズムを決定するこ
とにより、データの入出力処理を行う。このような問合
せ実行時に、入出力バッファ６８からローカリティセッ
トサイズ分のバッファを確保できないときには、不足す
るサイズ分のバッファを拡張記憶装置３上から確保し、
主記憶装置２の入出力バツファ６８で確保したサイズを
越えるデータの入力を行う場合には、ローカリティセッ
トの置換アルゴリズムによりページ置換の対象となった
データページを拡張記憶装置３上の入出力バツファ３０
２に退避して、ページ置換の対象となった主記憶装置２
」−の入出力バッファ６８にデータを入力する。

第１９図は、第１図における入出力バツファ管理部の処
理フローチャートである。

入出力バッファ管理部５３では、先ず入力要求があった
ページについて、あるハツシュ関数を使用して、ページ
番号によりハツシュ値を取得する（ステップ５４０）。

求めたハツシュ値により入出力バッファ６８をサーチし
、当該入力要求ページが入出力バツファ６８上にあるか
否かを判定しくステップ５４１）、当該要求ページが入
出力バツファ６８上にない場合には、空バッファがある
か否かを判定する（ステップ５４２）。空バッファがな
い場合には、当該入出力バツファ管理部５３の置換アル
ゴリズムにより置換えるべきページを選択する（ステッ
プ５４３）。そして、選択されたペジに対して出力要求
があるか否かを判定しくステップ５４４）、出力要求が
あれば、当該ページを外部記憶装置４上のデータベース
４０に出力する処理を行う（ステップ５４５）。そして
、当該ページを拡張記憶装置３上の拡張入出力用バッフ
ァ３０２上の同一データの格納場所に書き出し、更新処
理を行う（ステップ５４６）。このようにして、選択さ
れたページ入力用バッファに対して、当該入力要求ペー
ジの入力処理を行う。

先ず、当該入力要求ページが拡張記憶装置３上の拡張入
出力用バッファ３０２上に既に格納されているか否かを
判定しくステップ５４７）、拡張入出力バッファ３０２
上に当該入力要求ページがあれば、拡張入出力バッファ
３０２上にある当該ページをバッファに読み込む（ステ
ップ５４８）。しかし、拡張入出力用バッファ３０２上
に当該ページが未だ格納されていない場合には、外部記
憶装置４のデータベース４０から当該ページを読み込む
（ステップ５４９）。そして、読み込んだページを拡張
記憶装置３上の拡張入出力バツファ３０２に退避する（
ステップ５５０）。

また、上述の例では、データベース処理時に、入力要求
ページが拡張入出力バツファ３０２に無い場合について
の処理を行っているが、データベース管理システム開始
処理時に、外部記憶装置４上のデータベース４０を一括
して拡張記憶装置３上のデータベース格納用入出力バッ
ファ３０２に初期ロードしておけば、第１９図における
入力要求ページが拡張記憶装置３上にあるか否かを判定
する処理（ステップ５４７）は不要となり、それに伴っ
てステップ５４９，５５０が省略できる。

以上のように、第３の実施例では、入出力バツファ管理
部５３において、仮想記憶空間５上の入出力バッファ６
８と拡張記憶装置３上の拡張入出力バッファ３０２とを
利用したデータの入出力処理を行うことができる。また
、出力要求のあるバッファおよび先読み処理用のバッフ
ァ群を主記憶装置２に固定することにより、オペレーテ
ィングシステムの仮想記憶管理を考慮したバッファ管理
が可能となる。

次に、本発明の第４の実施例のバッファ管理方法につい
て、図面により説明する。

第２１図は、本発明の第４の実施例を示す計算機システ
ムの全体構成図である。

第２１図において、第１図と異なる点は、拡張記憶装置
ｔ３および入出力バッファ部６に拡張ページ管理テーブ
ルがないことと、ＣＰＵＩと外部記憶装置４の間にデー
タベースマシン７が接続されていることである。主記憶
装置２上のデータベース管理システム５０には、ユーザ
からのデータベース問合せ要求の構文解析、意味解析を
行うデータベース問合せ要求解析処理部５１、問合せの
内部処理手順を決定し、その内部処理手順に従って、例
えばセレクション、ジョイン等のデータベース演算を行
うデータベース演算処理部５２、データベース演算処理
部５２からデータの入出力要求に応じて外部記憶装置４
に格納しであるデータベース４０のデータを保持する入
出力バッファ群を管理する入出力バッファ管理部５３、
およびデータベース４０のデータのバッファリングに必
要な入出力バッファ６８と入出力バツファ６８を管理す
るテーブルを有する入出力バッファ部６０が設けられて
いる。すなわち、第１の実施例では、第１図に示すよう
に、データベース管理システム５０と入出力バッファ部
６０とが同等のレベルで設けられていたが、第４の実施
例では、入出力バッファ部６０がデータベース管理シス
テム５０に含まれている。

関係データベースにおいては、データは複数のタプルか
らなるリレーションと呼ばれる論理的データ構造で構成
されている。リレーションは、データベース管理システ
ムの入出力単位である物理的に固定長の複数のページに
分割され、外部記憶装置４のデータベース４０に格納さ
れている。

入出力バッファ部６０には、ユーザからのデータベース
問合せ要求に応じて、その問合せでアクセスするリレー
ション毎にバッファを分割したローカリティセットを管
理するローカリティセット管理テーブル６１と、データ
ベース問合せ要求処理終了後またはローカリティセット
の置換アルゴリズムによりローカリティセットから追出
されたページを保持し、どのローカリティセットにも属
さないセカンダリバッファを管理するセカンダリバッフ
ァ管理テーブル６２と、ページの入っていないフリーバ
ッファを管理するフリーバッファ管理テーブル６３と、
データベース演算処理部５２からの入出力要求によりバ
ッファサーチを行う場合に、ハツシングによるバッファ
のチェインを管理するハツシュブロック管理テーブル６
４と、ページを格納するバッファ毎に主記憶装置２上の
バッファの位置情報、ページ番号およびどのローカリテ
ィセットに属しているか、セカンダリバッファに属して
いるか、またはフリーバッファに属しているか等の状態
を保持するページ管理テーブル６５と、複数のローカリ
ティセット間でページを共有する場合に、その共有ペー
ジを管理する共有ページ管理テーブル６６と、データベ
ースのページを格納する入出力バッファ６８とが設けら
れる。

第２２図は、第２１図における入出力バツファ部の入出
力バッファ状態である各管理テーブルの関連図である。

入出力バッファの状態は、ローカリティセット管理テー
ブル６１と、セカンダリバッファ管理テーブル６２と、
フリーバッファ管理テーブル６３の関連で示される。こ
こでは、ローカリティセットが３つあるものとして、各
々のローカリティセットを管理するローカリティセット
管理テーブル２４５ａ、２４５ｂ、２４．５ｃがあり、
それぞれローカリティセット管理テーブル６１ａには３
ページ分のデータページが読込まれる。そして、ページ
管理テーブル２４５ａ、２４５ｂ、２４５ｃを、当該ロ
ーカリティセットの置換アルゴリズムによりチエイニン
グしている。また、ローカリティセット管理テーブル６
１．　ｂには、１ページのデータページが読込まれ、ペ
ージ管理テーブル２４５ｄを当該ローカリティセットの
置換アルゴリズムによりチエイニングしている。また、
ローカリティセット管理テーブル６１ｃには、２ページ
分ノテータページが読込まれ、ページ管理テーブル２４
５ｅ、２４５ｆを当該ローカリティセットの置換アルゴ
リズムによりチエイニングしている。

また、セカンダリバッファとしては、セカンダリバッフ
ァ管理テーブル６２に、どのローカリティセットにも属
さない３ページ分のデータページが、ページ管理テーブ
ル２４５ｇ、２４５ｈ、２４５ｉをセカンダリバッファ
の置換アルゴリズムＦＩＦＯによりチエイニングしてい
る。また、フリーバッファとしては、フリーバッファ管
理テーブル６３に、フリーバッファが２面あり、ページ
管理テーブル２４５ｊ、２４５ｋをフリーバッファ置換
アルゴリズムＦＩＦ○によりチエイニングしている。

第２３図は、第２１図におけるハツシュブロック管理テ
ーブルと入出力バッファとの関連を示す図である。

ハツシュブロック管理テーブル６４は、当該入出力バッ
ファ数分のハツシュ値に対応するバッファのチェイン情
報を持っている。ハッシュブロッり管理テーブル６４の
ハツシュ値１には、第２２図に示したページ管理テーブ
ル２４．５ｂ、２４５Ｃがチエイニングされ、ハツシュ
値３には、ページ管理テーブル２４５ｆ、ハツシュ値４
には、ページ管理テーブル２４５１、ハツシュ値５には
、ページ管理テーブル２４５ａ、２４５ｇ、ハツシュ値
ｎ−１には、ページ管理テーブル２４５ｈ、ハツシュ値
ｎには、ページ管理テーブル２４５ｅ。

２４５ｄが、それぞれハツシュチェインのポインタによ
りチエイニングされている。このとき、第２２図におけ
るローカリティセット管理テーブル２４１ａ〜２４１ｃ
の各バッファチェインは、第２３図におけるページ管理
テーブルを図中の点線のようにポインタでチエイニング
されている。

なお、第２１図における入出力バッファ管理部５３の構
成は、第５図に示した第１の実施例と同一であるので、
説明を省略する。また、第５図に示す入出力要求解析部
５３０は、データベース演算処理部５２から入出力バッ
ファ管理部５３に対して渡された、データベースへの入
出力要求を解析する役割を果す。その処理フローは、第
６図に示した第１の実施例と同一であるため、説明を省
略する。また、第５図のローカリティセット確保処理部
５３１は、問合せ処理開始時に当該問合せを解析し、決
定したアクセス手順に適したローカリティセットを確保
し、初期化する役割を果す。

その処理フローは、第７図に示した第１の実施例と同一
であるため、説明を省略する。

第２４図（ａ）は、本実施例におけるローカリティセッ
ト管理テーブル６１の情報を示す図である。

ローカリティセット管理テーブル６１には、データベー
スマシンを利用する場合に、データベースマシンが識別
する検索ＩＤ−６１００，入出力バッファ管理部５３に
おいて、各問合せのローカリティセットを識別するロー
カリティセットＩＤ６１０１、ローカリティセットサイ
ズ６１０２、問合せによりローカリティセット内に割り
当てたバッファ面数情報であるローカリティセット内割
り当てページ数６１０３、ローカリティセット内に割り
当てたバッファを管理するページ管理テーブルのチェイ
ンの先頭および末尾を位置付ける先頭バッファアドレス
６１０４、末尾バッファアドレス６１０５、当該ローカ
リティセラ１゛内バッファの置換制御方法を指示する置
換アルゴリズム６１０６、当該ローカリティセットを利
用する問合せが入出力バッファ管理部５３により一括入
出力を行うか否かを指定する一括入出力要求指定情報６
１０７、当該問合せでアクセスするリレーションの情報
６１０８が、それぞれ格納されている。

第２４図（ｂ）は、本実施例におけるページ管理テーブ
ルの情報を示す図である。

ページ管理テーブル６５には、前述のローカリティセッ
トに関する情報であるローカリティセットＩＤおよび当
該ページ管理テーブルで管理するページの情報としてリ
レーションを識別する情報のバッファ属性情報６５００
、当該バッファを識別するバッファ番号６５０１．複数
のページ管理テーブルのチェイン関係を位置付けるペー
ジ管理テーブル前方ポインタ６５０２、ページ管理テー
ブル後方ポインタ６５０３、ページサーチを高速化する
ためハツシュ関数により決定したハツシュ値に属するバ
ッファのチェインを位置付けるハツシュチェイン前方ポ
インタ６５ｏ４、ハツシュチェイン後方ポインタ６５ｏ
５、当該ページ管理テブルで管理しているページ番号６
５ｏ６、当該ページ管理テーブルで管理しているページ
に対して外部記憶装置４への出力要求が出ているが否か
を示す出力要求フラグ６５０７が、それぞれ格納されて
いる。

第２４図（ａ）（ｂ）と第１の実施例における第８図（
ａ）（ｂ）とを比較すれば明らかなように、後者には、
前者の拡張入出力バッファに関する情報およびページ固
定フラグがない点で異なっている。

なお、入出力バッファ管理部５３に対する要求が、ロー
カリティセット解放要求の場合のローカリティセット解
放処理部５３２の処理フローは、第９図に示した第１の
実施例と同一であるため、その説明を省略する。

第２０図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本実施例のローカリテ
ィセット管理部の処理フローチャートである。

ローカリティセット管理部５３３は、入出力バツファ管
理部５３に対する要求が、ページ入出力処理要求の場合
に動作する。先ず、ページ入出力処理要求が入力要求か
、出力要求かを判定しくステップ２３３００）、入力要
求の場合には、１ページ入力と一括入力とを混在して処
理できるように、入力要求によるページの検索範囲につ
いて処理が終了したか否かを判定する（ステップ２３３
０１）。検索範囲終了状態であれば、−指入力要求であ
ったか否かを判定しくステップ２３３０２）、−）１入
力要求であれば、−摺入出力処理部５３９に制御を渡し
、−指入力を行う（ステップ２３３０３）。ロ−カリテ
ィセット管理部５３３において、検索範囲終了状態でな
い場合には、入出力バッファ内に要求するページが存在
するか否かをサーチするバッファサーチ処理部５３６に
制御を渡す（ステップ２３３０４）。

第２７図は、本実施例におけるバッファサーチ処理部の
処理フローチャートである。

バッファサーチ処理部５３６は、要求したページのペー
ジ番号により、あるハツシュ関数でハツシュ値を取得し
くステップ２３６１）、取得したハツシュ値から当該ハ
ツシュ値を持つバッファのチェーンから、ページをサー
チする（ステップ２３６２）。その結果、第２０図（ａ
）に戻って、ページ不在であるか否かを判定する（ステ
ップ２３３０５）。ページ不在でない場合、つまり入出
力バッファ６８上にページが存在する場合には、バッフ
ァ上に存在したページが既に要求した問合せのローカリ
ティセット内にチェインされているか否かを判定する（
ステップ２３３０６几要求したローカリティセット内に
チェインされている場合には、ローカリティセット内の
バッファのチェインを付は換えるために、ページ置換制
御部５３７に制御を渡す（ステップ２３３０？）。要求
したローカリティセット内にチェインされていない場合
には、他のローカリティセット内にチェインされている
か否かを判定する（ステップ２３３０８）。他のローカ
リティセット内にチェインされている場合には、当該ペ
ージを要求したローカリティセットにおいても共有する
ように、共有ページ管理テーブル６６を要求したローカ
リティセットにチェインし、共有されたページのページ
管理テーブル６Ｓに共有ページ管理テーブル６６をチェ
インするページ共有制御処理を行う（ステップ２３３０
９）。

他のローカリティセットにチェインされていない場合、
つまりセカンダリバッファ上に存在する場合には、要求
したローカリティセット内の割り当てバッファ数がロー
カリティセットサイズと等しいか否かにより、ローカリ
ティセットサイズを越えるか否かを判定する（ステップ
２３３１０）。

ローカリティセットサイズを越えない場合には、ページ
置換制御部５３７に制御を渡し、当該ページをセカンダ
リバッファから要求したローカリティセットに接続する
（ステップ２３３１１）。その後、要求したローカリテ
ィセットのローカリティセット管理テーブル６１内のロ
ーカリティセット内割り当てバッファ数を変更する（ス
テップ２３３１．２）。そして、セカンダリバッファ管
理部５３４に制御を渡し、バッファに存在したページの
ページ管理テーブルのセカンダリバッファチェインから
切り離す（ステップ２３３１３）。

次に、ステップ２３３０５に戻って、ページ不在か否か
の判定において、ページ不在となった場合には、第２０
図（Ｃ）に示すように、先ず、当該入力要求が１ページ
入力要求か、−指入力要求かを判定しくステップ２３３
１７）、−指入力要求の場合には、外部記憶装置４がら
一括入力するページ範囲情報を作成して（ステップ２３
３１８）、検索範囲終了までページサーチを繰り返す（
ステップ２３３０１，２３３０４，２３３０５）。

また、１ページ入力要求の場合には、要求したローカリ
ティセット内の割り当てバッファ数が、ローカリティセ
ットサイズと等しいが否かにより、ローカリティセット
サイズを越えるが否かを判定する（ステップ２３３１９
）。ローカリティセットサイズを越える場合には、当該
ローカリティセットの置換アルゴリズムにより、ｌペー
ジ分セカンダリバッファにチェインを付は換えるために
、セカングリバッファ管理部５３４に制御を渡す（ステ
ップ２３３２０）。その後、またはローカリティセット
サイズを越えない場合には、フリーバッファが存在する
か否かを判定しくステップ２３３２Ｉ）、フリーバッフ
ァが無い場合にはセカンダリバッファが存在するか否か
を判定する（ステップ２３３２２）。セカンダリバッフ
ァが存在する場合には、セカンダリバッファの置換アル
ゴリズムによりバッファを１面だけ確保し、当該要求元
ローカリティセットに確保したバッファを接続するため
、セカンダリバッファ管理部５３４に制御を渡す（ステ
ップ２３３２４）。また、フリーバッファがある場合に
は、フリーバッファチェインよりバッファを１面だけ確
保し、当該要求元ローカリティセットに確保したバッフ
ァを接続するため、フリーバッファ管理部５３５に制御
を渡す（ステップ２３３２５）。１ページ入力要求の場
合には、これらの処理が終了して、外部記憶装置４かも
のページ入力用バッファにページを入力するため、１ペ
ージ入出力処理部５３８に制御を渡す（ステップ２３３
２６）。

次に、第２０図（ａ）のローカリティセット管理部５３
３の処理において、ローカリティセット管理部５３３に
対する要求が出力要求か否かを判定した結果（ステップ
２３３００）、出力要求である場合には、第２０図（ｂ
）に示すように、当該出力要求が一括出力要求か否かを
判定する（ステップ２３３１４）。−括出力要求でない
場合、つまり１ページ出力要求の場合には、ページ管理
テーブル６５に出力要求フラグをセットする（ステップ
２３３１５）。−括出力要求の場合には、ローカリティ
セット内の全ての出力要求有りのページを、外部記憶装
置４に対して一括出力するため、−摺入出力処理部５３
９に制御を渡す（ステップ２３３１６）。

第２５図は１本実施例におけるセカンダリバッファ管理
部の処理フローチャートである。

セカンダリバッファ管理部５３４では、先ず、セカンダ
リバッファチェインのバッファへの接続要求か否かを判
定しくステップ２３４０）、接続要求である場合には、
セカンダリバッファの置換アルゴリズムＩ−ＩＦ○によ
り、セカンダリバッファチェインに要求されたページ管
理テーブル６５を接続する（ステップ２３４１）。接続
が完了した場合には、当該ページ管理テーブル６５の属
性情報（ローカリティセットＩ−Ｄ等）を変更する（ス
テップ２３４２）、また、セカンダリバッファチェイン
のバッファへの接続要求でない場合には、セカンダリバ
ッファチェインからのバッファの切り離し要求か否かを
判定しくステップ２３４３）、バッファ切り離し要求で
ある場合には、切り離しの対象となったバッファのペー
ジに対して、外部記憶装置４への出力要求があるか否か
を判定する（ステップ２３４４）。出力要求有りの場合
には、外部記憶装置４への出力を行うため、１ページ入
出力処理部５３８に制御を渡す（ステップ２３４５）６
そして、当該バッファの出力要求に対する処理が終了す
るか、または出力要求がない場合には、セカンダリバッ
ファチェインから当該バッファのページ管理テーブル６
５を切り離す（ステップ２３４６）。

第２６図は、本実施例におけるフリーバッファ管理部の
処理フローチャートである。

フリーバッファ管理部５３５では、先ずフリーバッファ
チェインへのバッファの接続要求であるか否かを判定し
くステップ２３５０）、接続要求の場合には、フリーバ
ッファの置換アルゴリズムＦＩＦ○によりフリーバッフ
ァチェインに、要求されたページ管理テーブル６５を接
続する（ステップ２３５１）。接続すると、当該ページ
管理テーブル６５の属性情報等を初期状態にする（ステ
ップ２３５２）。また、フリーバッファチェインのバッ
ファへの接続要求でない場合には、フリーバッファチェ
インからのバッファの切り離し要求であるか否かを判定
しくステップ２３５３）、バッファ切り離し要求である
場合には、切り離しの対象となったバッファのページ管
理テーブル６５を、フリーバッファチェインから切り離
す（ステップ２３５４）。その後、切り離したページ管
理テーブル６５に対して、要求元の情報を設定する（ス
テップ２３５５）。

第２８図は、本実施例におけるページ置換制御部の処理
フローチャートである。

ページ置換制御部５３７では、先ずローカリティセット
からのページ置換対象選択要求であるが否かを判定しく
ステップ２３７１）、要求が置換対象選択要求の場合に
は、指定したローカリティセット内から当該ローカリテ
ィセットの置換アルゴリズムにより、置換対象となるペ
ージのページ管理テーブル６５を探す（ステップ２３７
２）。そして、選択したページ管理テーブル６５を、指
定されたローカリティセットのチェインから切り離す（
ステップ２３７３）。また、置換対象選択要求でない場
合、ローカリティセットへのページ取込み要求であるか
否かを判定しくステップ２３７４）、ページ取込み要求
の場合には、指定されたページのページ管理テーブル６
５を指定したローカリティセットの置換アルゴリズムに
従って接続する（ステップ２３７５）。また、要求がペ
ージ取込み要求でない場合には、ローカリティセット内
の指定したページに対する置換要求であるが否がを判定
する（ステップ２３７６）。ローカリティセット内置換
要求の場合には、指定されたページのページ管理テーブ
ル６５を当該ローカリティセットの置換アルゴリズムに
従ってチェインを付は換える（ステップ２３７７）。

第２９図は、本実施例におけるｌページ入出力処理部の
処理フローチャートである。

１ページ入出力処理部５３８では、処理要求が入力要求
であるか（ステップ２３８０）、出力要求であるか（ス
テップ２３８２）を判定ｐ、入力要求の場合には、外部
記憶装置４から指定したバッファにページを読込み（ス
テップ２３８１）、出力要求の場合には、指定したバッ
ファのページを外部記憶装置４に書込む（ステップ２３
８３）。

第３０図は、本実施例における一括入出力処理部の処理
フローチャートである。

一括入出力処理部５３９では、先ず処理要求が一括入力
要求であるか（ステップ２３９０）、または−括出力要
求であるかくステップ２３９４）を判定する。−指入力
要求の場合には、さらにデータベースマシンを利用する
か否かを判定しくステップ２３９１）、データベースマ
シンを利用しない場合には、外部記憶装置４から指定し
た入出力バッファ群に、第２０図（Ｃ）に示す処理で作
成した一括入力要求ページ範囲情報（ステップ２３３１
８）内のページ群を一括して読込む（ステップ２３９２
）ａまた。データベースマシンを利用してデータベース
検索を行う場合には、データベースマシンに対して検索
範囲情報、データベース演算処理要求を発行し、指定し
た入出力バッファ群にデータベース演算処理結果を受信
する〈ステップ２３９３）。

一方、−括出力要求の場合には、外部記憶装置４に指定
された入出力バッファ群のページを一括して書込む（ス
テップ２３９５）。

このような方法により、入出力バッファ管理部５３にお
いて、１ページ入出力処理と一括入出力処理とを混在し
て入出力処理を行うことができる。

第３１図は、第７図における一括入力要求ッファ確保の
一例を示すフローチャートであり、第３２図は第５図の
入出力バツファ管理部の他の実施例を示す機能ブロック
構成図である。

第３２図において、２４は入出力バッファ管理部、２４
１はローカリティセット管理テーブル、２４２はセカン
ダリバッファ管理テーブル、２４３はフリーバッファ管
理テーブル、２４４はハツシュブロック管理テーブル、
２４５はフリーバッファ管理テーブル、２４６はハツシ
ュブロック管理テーブル、２４８は非共用バッファ管理
テーブル、２４７は共用入出力バツファ、２４９ａ、ｂ
。

Ｃ・・・は非共用入出力バッファである。

第３１図のローカリティセット確保処理部５３１におい
て、−摺入出力バッファ確保処理（ステップ５３１３）
では、−摺入出力要求のうち、指入力要求について、デ
ータベースマシンを適用するか否かを判定する（ステッ
プ２３１３０）。データベースマシンを適用しない場合
には、第３２図に示す入出力バッファ管理部２４の共用
入出力バッファ２４７からバッファを確保し、ローカリ
ティセット内に確保したバッファのページ管理テーブル
をチェインする（ステップ２３１３１）。また、データ
ベースマシンを適用する場合には、データベースマシン
によりデータベース演算した結果を他ユーザが共用しな
いため、第３２図に示す入出力バッファ管理部２４の非
共用入出力バツフｙ　２４９　ａ、　、　２４．９　ｂ
　、　２４９　ｃ等から未使用状態のものを確保する（
ステップ２３２３２）ａこの非共用入出力バッファ２４
９ａ、ｂ、ｃは、非共用バッファ管理テーブル２４８に
より管理され、仮想記憶上でローカリティセットサイズ
分の連続した領域であり、ページ単位に管理する必要が
なく、他ユーザからのバッファに対する干渉を受けない
。

第３３図は、第３０図の一括入出力処理の他の実施例を
示す処理フローチャートである。

第３３図においては、第３０図の一括入出力処理部５３
９の処理について、−指入力要求で、かつデータベース
マシン適用有りの場合に、データベースマシンが障害に
より利用できなくなった際の処理を示している。

先ず、−摺入出力処理部５３９に対する処理要求が、−
指入力要求である場合（ステップ２３９０）、その−指
入力要求がデータベースマシンを適用するか否かを判定
しくステップ２３９１）、データベースマシンを適用し
ない場合には、外部記憶装置４から指定したバッファ群
にページを一括して入力する（ステップ２３９２）。ま
た、−指入力要求がデータベースマシンを適用する場合
には、現在データベースマシンが使用状態にあるか否か
を判定しくステップ２３９６）、データベースマシンが
使用可能であるときには、データベースマシンに対して
検索範囲、データベース演算処理要求を発行し、指定し
たバッファ群にデータベース演算処理結果を受信する（
ステップ２３９３）。その後、データベースマシンによ
る演算の結果、データベースマシンに障害が発生したか
否か、つまり正常終了したか否かを判定しくステップ２
３９７）、データベースマシンに障害が発生したことを
検知すると、データベースマシンを使用不可状態にする
（ステップ２３９８）。次に、データベースマシンが使
用可能状態か否かを判定しくステップ２３９６）、使用
不可状態の場合には、データベースマシンの適用を停止
し、外部記憶装置４から指定したバッファ群にページを
一括して読込む（ステップ２３９２）。これにより、デ
ータベースマシンが使用不可状態になっても、入力処理
を代えることにより問合せ処理を継続することが可能で
ある。

このように、本発明においては、（ａ）データベース問
合せにより、仮想空間上の入出力バツファが不足状態に
なっても、拡張記憶装置上の入出力バッファにデータを
一部退避することにより、退避されたデータを格納して
いた入出力バッファを使用できるので、入出力バッファ
不足による処理待ちが解消される。また、拡張記憶装置
にデータが退避されているので、拡張記憶装置上のデー
タが参照される場合には、拡張記憶装置から仮想空間上
の入出力バッファにデータを復元すればよく、従って外
部記憶装置に対する入出力処理が削減できる。また、拡
張記憶装置に対する主記憶装置上のデータの退避、復元
に要する時間は、外部記憶装置に対するアクセス時間よ
りも大幅に短かいため、データベース管理システムの性
能を向上させることができる。

（ｂ）さらに、仮想空間上の入出力バッファについて、
あるバッファのデータが更新されると、外部記憶装置に
対する出力要求有の状態にするとともに、入出力バッフ
ァの置換アルゴリズムにより、外部記憶装置に出力され
るまでの間は、主記憶装置にページ固定されるので、オ
ペレーティングシステムのページング管理により、ペー
ジアウト、ページイン処理による入出力処理を削減する
ことが可能である。また、入出力バツファに対する複数
ページの先読みを行う場合には、予めバッファ群を主記
憶装置上にページ固定するので、全てのページについて
データベース演算処理が終了するまで、オペレーティン
グシステムのベージング管理の対象から外されるため、
余分な入出力処理が削減される。

さらに、外部記憶装置」二のデータベースから入力した
データを拡張記憶装置に退避することにより、入出力バ
ツファ管理部からのデータ入力要求に対して、外部記憶
装置からの入力処理を必要最小限にすることができ、そ
れに伴って入力処理時間も短縮される。

（Ｃ）また、データベース問合せ要求が逐次的に全件検
索を行うような場合、当該データベース参照特性に適し
た一括入力処理を行う入出力バツファ管理機能を備える
ことによ番ハ予め確保しておいたバッファは逐次上書き
して読込むので、他の問合せ要求による入出力バツファ
の利用効率に影響を及ぼすことがなく、その結果、ペー
ジ不在を減少させることができる。また、データベース
マシンが適用できる場合には、入出力バッファを共用バ
ッファと非共用バッファとに分けて、データベースマシ
ンによる演算結果を非共用バッファに受信することによ
り、共用バッファ内のページの共用度を減退させない。

（ｄ）さらに、データベース問合せ要求が逐次的な大量
データの更新を行う場合、ローカリティセット中の出力
要求バッファ数がローカリティセットサイズと等しくな
ると、外部記憶装置に一括してまとめ書きを行ってから
セカンダリバ・ソファとするため、他の参照処理を行う
問合せがページ不在を起こした場合に、セカンダリバッ
ファ中の出力要求が出ているバッファを選択することが
少なくなり、不要な入出力処理を削減できる。

（ｅ）また、−指入力処理において、データベースマシ
ンを適用してアクセスする場合、データベースマシンに
障害が発生したことを検知すると、データベースマシン
を使用不可状態にして、それ以降はデータベースマシン
を適用する要求をデータベースマシンに適用しない一括
入力処理に代えることにより、処理を停止せずに継続さ
せることが可能である。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、（イ）仮想記憶
上の入出力バツファのデータを、目的に応じて拡張記憶
装置上の入出力バツファに退避するので、外部記憶装置
に対する入出力処理を削減し、入出力バッファを効率よ
く利用することができる。

また、（ロ）外部記憶装置への出力要求の予約、あるい
は入力要求が複数ページ単位の先読み処理要求が出され
た場合、主記憶装置上にページ固定を行うことにより、
入出力バッファを効率よく利用することができる。また
、（ハ）外部記憶装置上のデータベースを拡張記憶装置
上にも配置することにより、外部記憶装置に対する入出
力処理を削減し、かつ入出力バッファ管理の入出力処理
時間を短縮することができる。また、（ニ）バッファへ
の先読み動作、または外部記憶装置へのまとめ書き動作
を行うとき、それらの動作単位を決定することにより、
入出力時間を削減し、入出力バツファを効率よく利用す
ることができる。さらに、（ホ）データベースマシンに
障害が発生した場合にも、検索要求の取止めや複数ペー
ジまたは１ページ入出力動作の入出力に切り換えること
により、入出力バッファを効率よく利用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すバッファ管理方法
を適用した計算機システムの全体ブロック図、第２図は
第１図における計算機システムのハードウェア構成図、
第３図は第１図における入出力バッファ部のテーブル関
連図、第４図は第１図におけるハツシュブロック管理テ
ーブルの構成例を示す図、第５図は第１図における入出
力バッファ管理部の機能ブロック図、第６図は第５図に
おける入出力要求解析部の処理フローチャート、第７図
は第５図におけるローカリティセット確保処理部の処理
フローチャート、第８図は第１図における各管理テーブ
ルに格納された情報を示す図、第９図は第５図における
ローカリティセット解放処理部の処理フローチャート、
第１０図は第５図におけるローカリティセット管理部の
処理フローチャート、第１１図は第５図におけるバッフ
ァサーチ処理部の処理フローチャート、第１２図は第５
図におけるセカンダリバッファ管理部の処理フローチャ
ート、第１３図は第５図におけるフリーバッファ管理部
の処理フローチャート、第１４図は第５図におけるペー
ジ置換Ｍ御部の処理フロチャー１・、第１Ｓ図は第５図
における１ページ入出力処理部の処理フローチャート、
第１６図は第５図における一括入出力処理部の処理フロ
ーチャート、第１７図は本発明の第２の実施例を示す説
明図、第１８図は本発明の第３の実施例に係るデータベ
ースの配置と入出力バッファ部の関連図、第１９図は第
２の実施例を示す入出力バッファ管理部の処理フローチ
ャート、第２０図は第２の実施例を示すローカリティセ
ット管理部の処理フロチャート、第２１図は本発明の第
４の実施例を示すバッファ管理方法を適用した計算機シ
ステムの全体ブロック図、第２２図は第２１図における
入出力バッファ部の各管理テーブルの関連図、第２３図
は第２１図におけるハツシュブロック管理テーブルと入
出力バッファとの関連図、第２４図は第２１図における
各管理テーブルに格納される情報の図、第２５図はセカ
ンダリバッファ管理部の処理フローチャート、第２６図
はフリーバッファ管理部の処理フローチャート、第２７
図はバッファサーチ処理部の処理フローチャート、第２
８図はページ置換制御部の処理フローチャート、第２９
図は１ページ入出力処理部の処理フローチャート、第３
０図は一括入出力処理部の処理フローチャート、第３１
図はローカリティセット確保処理部における一話入出力
用バツファ確保処理のフローチャート、第３２図は本実
施例の変形例を示す入出力バッファ管理部の機能ブロッ
ク図、第３３図はデータベースマシンの障害時の一括入
出力処理部の処理フローチャートである。 １：ＣＰＵ、２：主記憶装置、３：拡張記憶装置、４．
外部記憶装置、５：仮想空間、３０：拡張入出力バッフ
ァ、４０：データベース、５１データベース問合せ要求
解析部、５２・データベース演算処理部、５３・入出力
バッファ管理部、６０：入出力バッファ部、６１：ロー
カリティセット管理テーブル、６２：セカンダリバッフ
ァ管理テーブル、６３：フリーバッファ管理テーブル、
６４：ハツシュブロック管理テーブル、６５：ページ管
理テーブル、６６：共有ページ管理テーブル、６７：拡
張ページ管理テーブル、６８：入出力バッファ、５３０
：入出力要求解析部、５３１０一カリテイセツト確保処
理部、５３２：ローカリティセット解放処理部、５３３
：ローカリティセット管理部、５３４：セカンダリバッ
ファ管理部、５３５・フリーバッファ管理部、５３５：
バッファサーチ処理部、５３７：ページ置換制御部、５
３８・１ページ入出力処理部、５３９ニ一括入出力処理
部、３００，３０１；拡張入出力バッファ、６８０，６
８１，６８２：仮想空間上の１ページ分のバッファ、３
０２：データベース格納用拡張入出力バッファ、２４：
入出力バッファ管理部、２４１：ローカリティセット管
理テーブル。 ２４２：セカンダリバッファ管理テーブル、２４３：フ
リーバッファ管理テーブル、２４４：ハツシュブロック
管理テーブル、２４５：フリーバッファ管理テーブル、
２４６：ハツシュブロック管理テーブル、２４８：非共
用バッファ管理テーブル、２４７：共用入出力バッファ
、２４９ａ、２４９ｂ、２４９ｃ：非共用入出力バッフ
ァ。 第 図 第 ３ 図 第 図 第 ７ 図 第 ９ 図 第 図（その２） （ｃ） 第 図（その２） 第 １ 図 第 図 第 １ 図 （ｂ） 第 図 拡張入出力バッフ７Ａ 第 図（その２） 第 ２ 図 ４５Ｊ ２４５に 第 図（その１） （ａｔ ６エ 第 図 第 図（その２） 第 ２ 図 第 図 第 ３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主記憶装置と、該主記憶装置の容量を拡張する拡張
   記憶装置と、該主記憶装置との間で入出力動作を行う外
   部記憶装置とを備えた計算機システムのバッファ管理方
   法において、上記主記憶装置上に確保した入出力バッフ
   ァ群と上記拡張記憶装置上に確保した入出力バッファ群
   とを設け、該主記憶装置上の入出力バッファが不足する
   場合には、入出力バッファ管理プログラムモジュールに
   より該拡張記憶装置上の入出力バッファに該主記憶装置
   上の入出力バッファ上のデータの一部を退避し、該拡張
   記憶装置に退避したデータが格納されていた該主記憶装
   置上の入出力バッファを利用して、データの入出力処理
   を行うことを特徴とするバッファ管理方法。 ２、前記外部記憶装置上に蓄積されたデータベースを管
   理するデータベース管理システムの入出力バッファ管理
   プログラムモジュールにおいて、前記主記憶装置上に確
   保した入出力バッファ群と前記拡張記憶装置上に確保し
   た入出力バッファ群とを管理するプログラムモジュール
   を設け、該主記憶装置上の入出力バッファが不足した場
   合には、上記入出力バッファ管理プログラムモジュール
   は、上記拡張記憶装置上に確保した入出力バッファに主
   記憶装置上の入出力バッファの置換アルゴリズムにより
   ページ置換の対象となったデータを退避し、退避したデ
   ータが格納されていた該主記憶装置上の入出力バッファ
   群を使用して、データの入出力処理を行うことを特徴と
   する請求項１に記載のバッファ管理方法。 ３、前記入出力バッファ管理プログラムモジュールは、
   アクセス対象となったデータページが前記拡張記憶装置
   上の入出力バッファに存在する場合には、前記主記憶装
   置上の入出力バッファの置換アルゴリズムによりページ
   置換の対象となったバッファに復元して、データの入出
   力処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載
   のバッファ管理方法。４、前記入出力バッファ管理プロ
   グラムモジュールは、ユーザからの問合せによりソート
   ・マージ法による中間ファイルを作成する場合、前記主
   記憶装置上にソート・マージ処理で同時に必要とする最
   小限の入出力バッファを確保し、前記拡張記憶装置上に
   中間ファイルを格納するための第１の入出力バッファ群
   および第２の入出力バッファ群を確保し、第１段階では
   、データベースからデータを該主記憶装置上の入出力バ
   ッファ上に読込み、ソート・マージ処理を行った結果の
   中間ファイルを該拡張記憶装置上の第１の入出力バッフ
   ァ群に退避し、第２段階では、該拡張記憶装置上の第１
   の入出力バッファ群からデータを該主記憶装置上の入出
   力バッファに復元し、次にソート・マージ処理した結果
   の中間ファイルを該拡張記憶装置上の第２の入出力バッ
   ファ群に退避し、この動作をソート・マージ処理が終了
   するまで、該拡張記憶装置上の第１および第２の入出力
   バッファ群を交互に使用してデータの入出力処理を行う
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッ
   ファ管理方法。 ５、前記主記憶装置上の入出力バッファが前記データベ
   ース管理システムの履歴情報管理用バッファである場合
   、該主記憶装置上に確保した入出力バッファに履歴情報
   が満杯となったときには、該入出力バッファの履歴情報
   の全部ないし一部を前記拡張記憶装置上に確保した入出
   力バッファに退避し、システム障害時のデータベース回
   復処理時に、該拡張記憶装置上の入出力バッファに退避
   した履歴情報を該主記憶装置上の入出力バッファに復元
   することにより、履歴情報の入出力処理を行うことを特
   徴とする請求項１に記載のバッファ管理方法。 ６、前記データベース管理システムの入出力バッファ管
   理用プログラムモジュールは、データベースに対する問
   合せ毎に入出力バッファ群を分割するローカリティセッ
   ト管理を行って、上記問合せのデータベースへのアクセ
   ス特性に適合するローカリティセット置換アルゴリズム
   を決定してデータの入出力処理を行い、上記問合せ実行
   時に、入出力バッファからローカリティセットサイズ分
   のバッファを確保できないときには、不足するサイズ分
   のバッファを前記拡張記憶装置上から確保して、前記主
   記憶装置上の入出力バッファで確保したサイズを越える
   データの入力を行う場合、当該ローカリティセット置換
   アルゴリズムによりページ置換の対象となったデータペ
   ージを該拡張記憶装置上の入出力バッファに退避し、上
   記ページ置換の対象となった該主記憶装置上の入出力バ
   ッファにデータを入力することを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のバッファ管理方法。 ７、前記データベースは複数のリレーションを含むリレ
   ーショナルデータベースであり、ユーザからの問合せで
   アクセスするリレーションを前記ローカリティセットを
   介してデータの授受を行い、該ローカリティセットは該
   リレーシヨンへのアクセス特性に適合する置換アルゴリ
   ズムにより、各リレーションのデータページを保持する
   前記主記憶装置上の入出力バッファ、ないし前記拡張記
   憶装置上の入出力バッファを置換制御することを特徴と
   する請求項６に記載のバッファ管理方法。 ８、データベース管理システムにより管理され、仮想記
   憶システムの仮想記憶空間上に確保された主記憶装置上
   の入出力バッファの管理方法において、該入出力バッフ
   ァは１面毎に、該入出力バッファの仮想記憶領域上の位
   置情報と、該入出力バッファに格納されたデータベース
   のデータページ情報と、該データページのデータに対す
   る更新の有無を示す更新フラグとを記憶する管理テーブ
   ルを有し、ユーザからの問合せにより該入出力バッファ
   に格納されているデータページのデータが更新されて、
   上記データベース管理システムの入出力バッファ管理用
   プログラムモジュールに対し、上記入出力バッファ上に
   格納されているデータページに対する外部記憶装置のデ
   ータベースへの出力要求が発生すると、該入出力バッフ
   ァ管理用プログラムモジュールは上記管理テーブルの更
   新フラグをオンにして、仮想記憶上の該入出力バッファ
   の領域を上記主記憶装置上に固定する処理を行うことを
   特徴とするバッファ管理方法。 ９、前記入出力バッファ管理用プログラムモジュールは
   、前記入出力バッファの置換アルゴリズムによりページ
   置換の対象となった入出力バッファの管理テーブルの更
   新フラグを判別し、前記更新フラグがオンになっている
   時には、外部記憶装置上に蓄積されたデータベースに上
   記入出力バッファのデータを出力して、主記憶装置上に
   固定された仮想記憶上の上記入出力バッファの領域に対
   する固定を解除する処理を行い、該更新フラグをオフに
   することを特徴とする請求項８に記載のバッファ管理方
   法。 １０、データベース管理システムにより管理され、仮想
   記憶システムの仮想記憶空間上に確保された主記憶装置
   上の入出力バッファの管理方法において、該入出力バッ
   ファは１面毎に、該入出力バッファの仮想記憶領域上の
   位置情報と、該入出力バッファに格納されたデータベー
   スのデータページ情報と、該入出力バッファを上記主記
   憶装置上に固定したことを示すページ固定フラグとを記
   憶する管理テーブルを有し、ユーザからの問合せにより
   上記データベース管理システムの入出力バッファ管理用
   プログラムモジュールに対し、外部記憶装置上に蓄積さ
   れたデータベースからの複数ページ単位の入力要求が発
   生すると、上記入出力バッファ管理用プログラムモジュ
   ールはデータページ入力用に確保した入出力バッファ群
   に対して、上記主記憶装置上に固定する処理を行い、各
   入出力バッファの管理テーブルページ固定フラグをオン
   にする処理を行うことを特徴とするバッファ管理方法。 １１、前記入出力バッファ管理用プログラムモジュール
   は、入力した前記複数ページのデータページについて１
   ページずつデータベース演算処理を行い、該処理が終了
   すると、該データページの入出力バッファに対して主記
   憶装置上の固定を解除する処理を行い、該入出力バッフ
   ァの管理テーブルのページ固定フラグをオフにすること
   を特徴とする請求項１０に記載のバッファ管理方法。 １２、主記憶装置と、該主記憶装置の容量を拡張する拡
   張記憶装置と、該主記憶装置との間で入出力動作を行う
   外部記憶装置とを備えた計算機システムのバッファ管理
   方法において、上記外部記憶装置上のデータベースを上
   記拡張記憶装置上にも展開し、入出力バッファ管理用プ
   ログラムモジュールはデータの入力処理要求に対して、
   上記拡張記憶装置上にないデータを上記外部記憶装置上
   のデータベースから入力し、該データを該拡張記憶装置
   上にも退避して、データの入出力処理を行うことを特徴
   とするバッファ管理方法。 １３、前記入出力バッファ管理用プログラムモジュール
   は、入出力バッファの置換アルゴリズムにより、ページ
   置換の対象となった入出力バッファのデータに対して出
   力要求があったときには、前記外部記憶装置上のデータ
   ベースへの出力処理と前記拡張記憶装置上の同一データ
   を持つ入出力バッフアへの更新処理を行うことを特徴と
   する請求項１２に記載のバッファ管理方法。 １４、前記入出力バッファ管理用プログラムモジュール
   は、システム開始時に、前記外部記憶装置上のデータベ
   ースのデータを前記拡張記憶装置上に確保した入出力バ
   ッファに初期ロードし、該初期ロードでは、該外部記憶
   装置からブロック単位（例えば、トラック単位）による
   一括入力を行って、データの入出力処理を行うことを特
   徴とする請求項１２または１３に記載のバッファ管理方
   法。 １５、データページに対する複数のユーザからの問合せ
   を解析して、対応する内部処理手順を決定し、決定され
   た手順に従って処理を実行するデータベース管理システ
   ムにおいて、該データベース管理システムの入出力バッ
   ファ管理用プログラムモジュールは、主記憶装置上の入
   出力バッファ群と上記データベースを格納する外部記憶
   装置との間で、データページを１ページ単位で入出力す
   るサブモジュールと、データページを複数ページ単位で
   入出力するサブモジュールとを有し、該データベースに
   対する問合せ毎に上記入出力バッファ群を分割するロー
   カリティセット管理を行い、上記問合せのデータベース
   へのアクセス特性に適合したローカリティセット置換ア
   ルゴリズムを決定して、データの入出力処理を行うこと
   を特徴とするバッファ管理方法。 １６、前記データベースは、複数のリレーションを含む
   リレーショナルデータベースであり、ユーザからの問合
   せによりアクセスするリレーションを、前記ローカリテ
   ィセットを介してデータの授受を行い、該ローカリティ
   セットは上記リレーシヨンへのアクセス特性に適合する
   置換アルゴリズムにより、各リレーションのデータペー
   ジを保持するバッファを置換制御することを特徴とする
   請求項１５に記載のバッファ管理方法。 １７、前記入出力バッファ群は、各問合せによりアクセ
   スの対象となるデータページの入ったバッファ群（ロー
   カリティセット）を持つ第１の状態と、各ローカリティ
   セットから置換制御により各ローカリティセットサイズ
   を越えるデータページを保持するバッファを外し、置換
   アルゴリズムによりチェインされるバッファ群（セカン
   ダリバッフア）を持つ第２の状態と、未だデータページ
   が保持されていないバッファを置換アルゴリズムにより
   チェインされるバッファ群（フリーバッファ）を持つ第
   ３の状態とを含むことを特徴とする請求項１５または１
   ６に記載のバッファ管理方法。 １８、前記入出力管理用プログラムモジュールが複数ペ
   ージ単位で入出力処理を行う場合、リレーションに対し
   て逐次的に全タプルをアクセスしながら全タプルの更新
   処理を行う際には、複数ページ単位で一括してデータペ
   ージ群を入力した後、読込んだデータページ群のタプル
   の更新処理を完了すると、次の一括入力を行う直前に、
   上記更新したデータページ群を前記外部記憶装置に対し
   一括して出力することを特徴とする請求項１５〜１７の
   いずれかに記載のバッファ管理方法。 １９、前記主記憶装置と外部記憶装置との間で、該外部
   記憶装置から該主記憶装置にデータ転送を行う場合、デ
   ータベース演算処理を行うデータベースマシンを利用し
   、該データベースマシンにより与えられた検索範囲内の
   全てのデータページを出力する動作と、与えられた検索
   条件式を満足するタプル（レコード）を少なくとも１つ
   以上含むデータページを出力する動作を行うように制御
   することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記
   載のバッファ管理方法。 ２０、前記データベースマシンにより与えられた検索範
   囲内の全てのデータページを出力する動作においては、
   入出力バッファから検索範囲数分のデータページを受信
   するに足るバッファ群を確保し、上記入出力バッファ内
   に与えられた検索範囲のデータページが存在するか否か
   を判定して、ページ不在となったページのみを前記確保
   したバッファ群に読込み、使用しなかった入出力バッフ
   ァは次の入力要求に備え保持したままにすることを特徴
   とする請求項１９に記載のバッファ管理方法。 ２１、前記データベースマシンにより与えられた検索条
   件式を満足するタプル（レコード）を少なくとも１つ以
   上含むデータページを出力する動作においては、入出力
   バッファから少なくとも１ページ分以上のデータページ
   を受信するに足る入出力バッファを確保し、該入出力バ
   ッファ内に与えられた検索範囲のデータページが存在す
   るか否かを判定し、ページ不在となったページ情報と検
   索条件式をデータベースマシンに与え、該検索条件式を
   満足するタプル（レコード）を少なくとも１つ以上含む
   データページを前記確保したバッファに受信することを
   特徴とする請求項１９に記載のバッファ管理方法。 ２２、前記データベースマシンに障害が発生したことを
   検知した場合には、該データベースマシンによる検索要
   求を取止め、それ以降は前記データページを１ページ単
   位で入出力する入出力管理用プログラムサブモジュール
   と、データページを複数ページ単位で入出力する入出力
   管理用プログラムサブモジュールとを用いて、データの
   入出力を行うことを特徴とする請求項１９に記載のバッ
   ファ管理方法。