JPH05307478A - データベース管理システムの構成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 データベース管理システムを構成するモジュ
ール群の使用状況をモジュールのバージョン毎に管理し
て、トランザクションの実行過程でモジュールの入れ替
えを可能にする。 【構成】 モジュール管理部２０は、モジュール群３０
の各モジュールについて、バージョン毎に現在使用中に
あるトランザクション識別子を管理している。トランザ
クション実行部１０は、トランザクションの実行開始時
あるいは実行終了時、モジュール管理部２０へモジュー
ル識別子とトランザクション識別子を送り、これを受け
てモジュール管理部２０は登録・削除を行う。これによ
り、モジュールの置き換えや追加・削除はモジュール管
理部２０のモジュール使用状況を参照して、システムを
停止せずに矛盾なく行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のモジュールで構
成されたデータベース管理システムの構成法に関し、特
に、トランザクションを実行している過程で、システム
を構成しているモジュールの入れ替えを実現するデータ
ベース管理システムの構成法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】データベース管理システムとは、複数の
トランザクションから参照あるいは更新される共通のデ
ータを矛盾なく永続的に管理するためのシステムで、管
理対象となる共通データを一般にデータベースと呼ぶ。
データベース管理システムが対象とする処理は、データ
ベースに対する一連の問合せやデータベースの内容を変
更する更新処理で、一般にトランザクションと呼ばれて
いる。トランザクションは、処理対象となるデータが格
納されているディスク装置等をアクセスする必要が有
り、演算装置であるＣＰＵの使用効率を高めるために、
複数のトランザクションを並行して処理する必要が有っ
た。すなわち、１つのトランザクションがディスク装置
からデータを読み出している間は、そのトランザクショ
ンはディスク入出力待ちとなってＣＰＵを開放する事か
ら、他のトランザクションがＣＰＵを使用できる。この
ため、複数のトランザクションを並行して処理する事に
よって、システムを構成するＣＰＵやディスク装置の使
用効率を向上できる。しかし、並行処理しているトラン
ザクションがデータベース内の同一データ項目を同時に
更新すると、データベースの内容に矛盾が生じる場合が
有る。このため、通常のデータベース管理システムで
は、並行処理制御機構と呼ばれるトランザクションの実
行を制御する機構を設け、複数の並行処理しているトラ
ンザクション間、あるいはトランザクションによって操
作されるデータベースの内容に矛盾が生じないようにし
ている。

【０００３】データベース管理システムは、上述の並行
処理機能以外に、トランザクションの実行を認可しその
実行を制御するトランザクション実行制御機能や、デー
タベースを永続的に矛盾なく維持管理するための機能で
あるデータベースの磁気ディスク等への格納と読出し機
構等、複数の機能モジュールで構成されている。一般
に、複数のモジュールで構成されたシステムを実現する
手順は、個々のモジュールを別々に作成しコンパイルし
た後にリンク操作によって一体化するコンパイル方式
と、個々の機能モジュールを独立に実現しておいて必要
な時に呼び出すインタープリタ方式とがある。コンパイ
ル方式は、実行する命令の列を最適化できる割合が高い
ため実行速度が速いという利点があり、データベース管
理システムにおいてもコンパイル方式を用いるのが通例
である。しかし、コンパイル方式では、リンクするモジ
ュールの名前や、場合によってはモジュール間の関係さ
えも静的に決定されるために、システム構成が柔軟性に
欠けるという問題があった。一方の、インタープリタ方
式を採用した場合には、呼び出すモジュールの決定は実
行時まで遅らせることが可能であり、柔軟なシステム構
成を実現する事が可能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、データベース管
理システムを用いた応用システムの利用形態は高度にな
り、２４時間無中断でサービスを提供する必要性が高ま
ってきている。このため、システムの停止がサービスに
与える影響が大きく、システムの運用を停止せずに維持
・管理が行えるデータベース管理システムを提供する事
が望まれていた。例えば、システム運用開始時には判明
しなかったプログラムの誤りが、運用中に発見された場
合に、システムを停止せずに誤った個所を訂正すること
を要求されたり、運用中のシステムの稼働率が徐々に高
くなったり、データベースの規模が大きくなった新たな
ハードウエアを追加し、それに伴うソフトウエアを追加
しなければならなくなった時に、システムを運用したま
まで新規モジュールの追加が行える事が望まれてきてい
る。

【０００５】しかし、従来のデータベース管理システム
では、システム運用中にモジュール、特にソフトウエア
モジュールを入れ替えることとは考慮されておらず、モ
ジュールの入れ替えや追加・削除を行うためにシステム
を停止しなければならなかった。このことは、単に従来
のデータベース管理システムがコンパイル方式で実現さ
れていた事に起因するのではなく、たとえインタープリ
タ方式で実現されたとしても、モジュールを入れ替える
契機を知る手段がなく、モジュールを入れ替えた前後で
処理に矛盾を生じない事を保証できない事が大きな要因
であった。

【０００６】通常、データベース管理システムは、複数
のトランザクションを並行処理していることから、モジ
ュールを入れ替えてもトランザクション処理に矛盾を生
じない契機を検出できたとしても、入れ替えようとする
該モジュールが複数の並行処理しているトランザクショ
ンによって使用され続けて、モジュールの入れ替えが大
幅に待たされる、あるいは入れ替えを行えないことが生
じる可能性があった。このため、トランザクションを並
行処理中であってもモジュールの入れ替えが行えること
が望まれている。

【０００７】本発明の目的は、データベース管理システ
ムの可用性を高め、２４時間無中断でシステムを運用す
るにも、複数のトランザクションを並行処理しているシ
ステムにおいて、システムを停止せずにモジュールの追
加・削除や入れ替えを矛盾なく行えるデータベース管理
システムの構成法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、トランザクションの実行を制御するトラ
ンザクション実行部と、該トランザクション実行部の制
御を受けてトランザクションの処理を行うモジュール群
とで構成されたデータベース管理システムにおいて、前
記モジュール群の個々のモジュールのバージョンと該バ
ージョン毎のモジュール使用状況を管理する手段を具備
し、トランザクションの実行開始時あるいはトランザク
ションが当該モジュールを使用開始した時点で、該トラ
ンザクションが該モジュールの最新バージョンを使用し
ている事を登録するモジュール使用登録操作と、トラン
ザクションの実行終了時あるいはトランザクションが当
該モジュールの使用を終了した時点で、該トランザクシ
ョンが使用している事を登録してある情報を除去するモ
ジュール使用削除操作を行うとともに、トランザクショ
ンを実行している過程で、新規のモジュールを新バージ
ョンのモジュールとして追加するモジュール追加操作
と、前記モジュール使用登録操作とモジュール使用登録
操作とによって使用状態にないと判定できるモジュール
のバージョンの少なくとも１個を削除するモジュール削
除操作と、該モジュール追加操作とモジュール削除操作
との組み合わせによってモジュールを他のモジュールと
置換するモジュール置換操作とを行う事を特徴とする。

【０００９】

【作用】現在データベース管理システムを構成している
モジュールを現バージョンのモジュール、新規に追加す
るモジュールを新バージョンのモジュールとし、新バー
ジョンのモジュールが存在する時は該モジュールをある
いは新バージョンのモジュールが存在しない時は現バー
ジョンのモジュールを最新バージョンのモジュールとす
る。

【００１０】本発明では、実行中すなわちコミットかロ
ールバック処理によってトランザクションの終了を宣告
される前のトランザクションが使用しているモジュール
の使用状況を該モジュールのバージョン毎に把握できる
ことから、運用中のデータベース管理システムを構成す
る複数のモジュールの内で、現在使用されていないモジ
ュールのバージョンを検出できる。これにより、使用状
態にないと判定できるモジュールのバージョンの少なく
とも１個を削除するモジュール削除操作、新規のモジュ
ールを新バージョンのモジュールとしてデータベース管
理システムに追加するモジュール追加操作、あるいは、
該モジュール追加操作とモジュール削除操作との組み合
わせによってモジュールを他のモジュールと置換するモ
ジュール置換操作を容易に行うことができる。

【００１１】データベース管理システムを構成するモジ
ュールにバージョン管理を行うことによって、置き替え
を行おうとするモジュールの現バージョンがトランザク
ションで使用されている場合でも、置き換えるモジュー
ルを新バージョンのモジュールとしてデータベース管理
システムに追加することが可能となり、新バージョンを
追加した後に実行を開始したトランザクションは新バー
ジョンのモジュールを使用し、既に実行中にあるトラン
ザクションは現バージョンのモジュールを使用すること
で、モジュールの置き換えによるトランザクション処理
の矛盾を排除する。現バージョンのモジュールは、使用
している全てのトランザクションの実行が終了した時点
で、データベース管理システムから削除することができ
るので、その時点で現バージョンを削除し新バージョン
を現バージョンに置き換える。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳述
する。

【００１３】図１は本発明のデータベース管理システム
の概略構成図である。図中、１はデータベース管理シス
テム、１０はトランザクション実行部、２０はモジュー
ル管理部、３０はモジュール群を示している。トランザ
クション実行部１０は、端末装置等から入力されたトラ
ンザクションの実行を許可し、一般に複数の許可された
トランザクションの実行をスケジューリングする。モジ
ュール管理部２０は、モジュール群３０の個々のモジュ
ールの使用状況をバージョン毎（現バージョン、新バー
ジョン）に管理する。モジュール群３０は、トランザク
ション実行部１０の制御を受けてトランザクションの処
理を行う機能モジュール群で、例えば、並行処理制御モ
ジュール、ディスク入出力モジュール、バッファ管理モ
ジュール等で一般に構成される。本実施例では、該モジ
ュール群３０はＭ１〜Ｍ７で構成されるとしている。な
お、モジュール管理部２０はトランザクション実行部１
０を含めてモジュールとして管理してもよい。

【００１４】図２はモジュール管理部２０を構成するモ
ジュール管理表の一例である。モジュール管理表２１
は、データベース管理システムを構成するモジュール群
について、モジュール識別子対応（ここではＭ１〜Ｍ
７）に、バージョン毎に、現在使用しているトランザク
ションをその識別子を用いて登録する表である。図２の
例では、現在トランザクションＴ１からＴ４の４個のト
ランザクションを並行処理しており、トランザクション
Ｔ１は、モジュールＭ１、Ｍ３、Ｍ５を使用し、トラン
ザクションＴ２はモジュールＭ２とＭ３を、トランザク
ションＴ３はモジュールＭ４、Ｍ６、Ｍ７を、トランザ
クションＴ４はモジュールＭ１とＭ２を使用している事
を示している。また、図２は、トランザクションをこの
順序に実行開始し、トランザクションＴ２の実行開始
後、Ｔ３の実行を開始する以前にモジュールＭ２を置き
換えようとしてモジュールＭ２の新バージョンを追加
し、その後にトランザクションＴ３とＴ４を実行した状
態を示している。この時、トランザクションＴ４が使用
しているモジュールＭ２だけが新バージョンを使用して
おり、他のトランザクションは現バージョンを使用して
いることを示している。

【００１５】次に、図３にしたがいトランザクションの
実行過程を追って、モジュール管理表２１への登録、削
除処理の手順を説明する。なお、トランザクションがモ
ジュールを使用する際にモジュールの最新バージョンを
選択する必要が生じるが、以下では、最新バージョンと
は、データベース管理システムを構成する要素であるモ
ジュールとして新バージョンのモジュールが既に追加さ
れて存在する時には新バージョンを指し、新バージョン
が存在しない時には現バージョンを指すとする。

【００１６】（１）入力されたトランザクションは、ト
ランザクション実行部１０でその実行が認可され、問合
せあるいは更新等の処理内容や対象とするデータベース
が決定される。実行が認可されない例では、利用が認め
られていないユーザが不正にデータベースを操作する場
合やアクセス権利のないデータベースに対する操作であ
る場合が考えられる。（ステップ１０１，１０２，１０
３） （２）認可されたトランザクションは、処理内容に応じ
てデータベース管理システムを構成するモジュール群３
０の該当モジュールの最新バージョンを利用して、デー
タベースの検索あるいは更新等の処理を行う。このモジ
ュールを使用する際に、トランザクション実行部１０は
モジュール管理部２０に対して、使用するモジュールの
モジュール識別子と当該トランザクションのトランザク
ション識別子を送付して、最新バージョンのモジュール
を使用する許可を得る。（ステップ１０４） （３）モジュール管理部２０では、図２で示したような
モジュール管理表２１を与えられたモジュール識別子で
探索する。与えられたトランザクション識別子が当該モ
ジュールの欄に登録されていない場合、すなわち、該ト
ランザクションが初めて該モジュールを使用する際に
は、当該モジュールの最新バージョンを選択すると同時
に、モジュール管理表２１の対応する位置に使用要求元
のトランザクション識別子を登録する。すでに、与えら
れたトランザクション識別子がモジュール管理表２１の
当該モジュールの欄に登録されている時、すなわち、同
一モジュールに対する２回目以降には、該トランザクシ
ョン識別子が登録されている欄が現バージョンか新バー
ジョンによって対応するモジュールを選択することで、
トランザクション実行部１０にその使用を許可する。
（ステップ１０５，１０６，１０７，１０８）使用を要
求されたモジュールが置き換え操作の対象となった場合
でも、後述するように、置き換える前のモジュールが現
バージョンとして存在し、置き換える後のモジュールが
新バージョンとして同時にデータベース管理システム内
に存在することから、モジュール管理部２０によって使
用要求が待たされることはない。 （４）トランザクションは、コミット操作あるいはロー
ルバック操作によってその実行を完了する。この段階
で、モジュール管理部２０は、当該トランザクションに
よるモジュールの登録情報を削除する。すなわち、トラ
ンザクション実行部２０は、個々のトランザクションが
コミット操作あるいはロールバック操作を行うことを、
トランザクション識別子とともに、モジュール管理部に
送付する。モジュール管理部２０は、モジュール管理表
２１から当該トランザクションが使用した全てのモジュ
ールの対応する欄から当該トランザクション識別子を削
除することで登録情報を削除する。（ステップ１０９，
１１０，１１１）以上の操作により、実行中のトランザ
クションが使用しているモジュールは、そのトランザク
ションが終了する、すなわちコミットかロールバックさ
れるまで、モジュール管理表にモジュール毎に登録され
る。一旦終了したトランザクションは、同一のトランザ
クション識別子でモジュールを使用する事はないので、
トランザクション終了時点でモジュールの使用情報を削
除できる。

【００１７】次に、図４にもとづいてモジュールの置き
換え手順を説明する。新規モジュールの追加や既存モジ
ュールの削除は、以下に示すモジュールの置き換え操作
の一部分として実現できる。

【００１８】データベースを操作する通常のトランザク
ションは、データベース管理システムを構成するモジュ
ールを読み出し専用で利用している。すなわち、通常の
トランザクションは、モジュールの内容を変更すること
はない。これに対して、モジュールの置き換え、あるい
は、追加・削除は、モジュールの内容を変更する操作と
して扱う事ができる。そこで、モジュールの置き換え等
を行う処理をトランザクションとして考えると、本発明
でのモジュールの置き換え法は、モジュールを読み出し
専用で操作する多数の通常トランザクションと、モジュ
ールの内容を更新する１つあるいは極めて少数の置き換
えトランザクションをマルチバージョンの並行処理制御
で矛盾なく実行する方法に相当する。通常のデータベー
ス管理システムの使用形態では、モジュールの置き換え
操作が完了する以前に同一のモジュールを置き換えるこ
とはない、あるいは、連続した置き換えを禁止してもシ
ステムの可用性にはほとんど影響を与えないといえる。
このため、モジュール管理表で管理するバージョンの数
は高々２つ（現バージョンと新バージョンの２つ）に制
限できる。

【００１９】上述のマルチバージョン並行処理制御の考
え方によれば、通常のトランザクションは、モジュール
の使用、すなわち読み出し操作に関して、置き換えトラ
ンザクションの存在とは関係なくその実行を待たされる
等の制限を受けることはない。また、通常トランザクシ
ョンの実行過程でいったん選択されたモジュールのバー
ジョンをトランザクション終了まで継続して使用できる
ことから、モジュールの置き換えによってトランザクシ
ョンの実行が矛盾することはない。一方、モジュールを
置き換える置き換えトランザクションは、現バージョン
に対して高々１つの新バージョンを生成することから、
バージョン生成に伴うトランザクションの一貫性を保証
できるため、モジュールの置き換え操作が待たされるこ
とはない。

【００２０】以下に図２の例を用いてモジュールの入れ
替え手順を示す。 （１）置き換えるモジュールをメモリ上にロードし、モ
ジュール管理表２１に新バージョンとして登録する（ス
テップ２０１，２０２）。図２はモジュールＭ２を置き
換える場合の例で、既にトランザクションＴ１からＴ２
の実行を開始した後に、モジュールＭ２の新バージョン
をモジュール管理表２１に登録してある。したがって、
トランザクションＴ２はモジュールＭ２の現バージョン
を使用しており、該トランザクションＴ２はコミットあ
るいはロールバックによってその処理を終了するまで、
モジュールＭ２の現バージョンを使用し続ける。 （２）モジュールＭ２の追加を行った後に実行を開始し
たトランザクションは、モジュールＭ２を使用する場合
は、Ｍ２の最新バージョンを選択して使用する。図２の
例では、トランザクションＴ３はモジュールＭ２を使用
していないが、トランザクションＴ４は、Ｍ１は現バー
ジョンを使用するがＭ２は新バージョンを使用してい
る。 （３）置き換えするモジュールの現バージョンを使用し
ているトランザクションが終了したら、置き換えられる
モジュールの現バージョンを削除する（ステップ２０
３，２０４）。図２の例では、トランザクションＴ２の
処理が終了したら、モジュールＭ２の現バージョンを削
除する。 （４）モジュール管理表２１で置き換えるモジュールの
新バージョンを現バージョンに変更する（ステップ２０
５）。すなわち、図２でモジュールＭ２の新バージョン
を現バージョンとする。この操作によって、データベー
ス管理システムは、全て現バージョンのモジュールで構
成されることになり、モジュール管理表２１は、（１）
の置き換えモジュールを登録する前の状態となる。 （５）置き換えられたモジュールの古いバージョンをメ
モリ上からも削除する（ステップ２０６）。

【００２１】以上説明したように、入れ替えを行うモジ
ュールの新旧２つのバージョンをシステム内に共存さ
せ、置き換え対象のモジュールを既に使用中のトランザ
クションは、その実行を完了するまで現バージョンの使
用を継続させ、新バージョンを追加した後に実行を開始
したトランザクションは新バージョンを使用することに
よって、トランザクションの実行を中断することなくモ
ジュールを置き換えることができる。

【００２２】なお、本発明の実施例では、トランザクシ
ョンが実際にモジュールの使用を開始する時点で、モジ
ュール管理部２０のモジュール管理表２１にその使用を
登録する方法を示したが、トランザクション実行部１０
がトランザクションの実行を認可した時点で、実行に必
要なモジュールを判定して、一括してモジュールの使用
を登録することもできる。この場合には、モジュール管
理表２１の対応するモジュールの位置に同時にトランザ
クション識別子を登録することになる。また、トランザ
クション終了時、すなわち、コミットかロールバック時
にモジュール管理表２１から使用中の情報（共用ロック
に相当）を削除する例を示したが、モジュールの使用が
終了した時点で使用中の情報を削除する事もできる。さ
らに、データベース管理システムを構成するモジュール
の単位と入れ替えや削除する単位が違う場合でも、同様
にしてモジュールを置き換えることができる。

【００２３】また、モジュールの入れ替え途中で、すな
わち、現バージョンを削除する前に、さらに同一のモジ
ュールを置き換えることも可能である。この場合には、
新しいバージョンがさらに追加して登録されるが、トラ
ンザクションの実行に伴う最新バージョンを選択する際
に、単に新バージョンを選択するのではなく、その時点
で一番最後に登録されたバージョンを選択することで容
易に実現できる。

【００２４】さらに、実施例ではモジュールの置き換え
について述べたが、新規モジュールの追加や既存モジュ
ールの削除についても同様に実現できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、複数のモジュールで構
成されたデータベース管理システムにおいて、トランザ
クション処理を実行している過程で、モジュールの追加
・削除、あるいは置換が容易に実現され、システムを停
止する回数と時間を大幅に削除できる。さらに、データ
ベース管理システムを運用中にシステム構成を容易に変
更できる事から、システムの可用性を大幅に向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデータベース管理システムの概略
構成図である。

【図２】モジュール管理部を構成するモジュール管理表
の一例である。

【図３】本発明によるトランザクションの実行過程の一
例を示すフローチャートである。

【図４】本発明によるモジュール入れ替え手順例の一例
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ データベース管理システム １０ トランザクション実行部 ２０ モジュール管理部 ３０ モジュール群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランザクションの実行を制御するトラ
   ンザクション実行部と、該トランザクション実行部の制
   御を受けてトランザクションの処理を行うモジュール群
   とで構成されたデータベース管理システムにおいて、 前記モジュール群の個々のモジュールのバージョンと該
   バージョン毎のモジュール使用状況を管理する手段を具
   備し、 トランザクションの実行開始時あるいはトランザクショ
   ンが当該モジュールを使用開始した時点で、該トランザ
   クションが該モジュールの最新バージョンを使用してい
   る事を登録するモジュール使用登録操作と、トランザク
   ションの実行終了時あるいはトランザクションが当該モ
   ジュールの使用を終了した時点で、該トランザクション
   が使用している事を登録してある情報を除去するモジュ
   ール使用削除操作を行うとともに、 トランザクションを実行している過程で、新規のモジュ
   ールを新バージョンのモジュールとして追加するモジュ
   ール追加操作と、前記モジュール使用登録操作とモジュ
   ール使用登録操作とによって使用状態にないと判定でき
   るモジュールのバージョンの少なくとも１個を削除する
   モジュール削除操作と、該モジュール追加操作とモジュ
   ール削除操作との組み合わせによってモジュールを他の
   モジュールと置換するモジュール置換操作とを行う事を
   特徴とするデータベース管理システムの構成法。