JPH0588954A

JPH0588954A - データベースの更新方法

Info

Publication number: JPH0588954A
Application number: JP3249504A
Authority: JP
Inventors: Ushio Inoue; 潮井上; Ryoji Kataoka; 良治片岡
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的はトランザクションの原子性を
保証し、排他ロックの期間を短縮し、さらにバックアッ
プコピーへのアクセス回数を削減し、主記憶データベー
スシステムのスループット性能を向上させることであ
る。【構成】本発明はトランザクション104 がデータに対
する排他ロックを獲得した後に、プライマリコピー101
に対するデータの更新と更新情報格納領域への登録を行
い、コミットを宣言した時点でトランザクション自身の
トランザクション番号をコミットリスト202 に登録する
と共に、それまでに獲得したデータに対する排他ロック
を全て解除し、一括コミット処理部203 はコミットリス
トに登録されたトランザクション番号に対応するトラン
ザクションがコミット可能かどうかを更新情報格納領域
201 に登録された情報に基づいて判定を行い、コミット
可能と判定したトランザクション群について、一括して
更新データをプライマリコピー101 からバックアップコ
ピー102 に転送して、コミット完了をトランザクション
104 に通知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデータベースの更新方法
に係り、特に、プロセッサの主記憶装置上にデータベー
スのプライマリコピー、ディスク装置上にデータベース
のバックアップコピーを格納するシステムにおいて、シ
ステムの処理性能を向上させるために、複数のトランザ
クションを一括してコミットさせることにより、データ
ベースが更新される際のバックアップコピーへのアクセ
ス回数を削減するとともに、更新のためのデータが排他
ロックされる期間を短縮するデータベースの更新方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】データベース処理を高速化するために、
データベースをプロセッサの主記憶装置上に格納する方
法がある。一般にプロセッサの主記憶装置は、システム
に障害が発生したり、停電したりすると、その内容を喪
失してしまう。従って、主記憶装置上にデータベースの
プライマリコピーを格納すると共に、データベースのバ
ックアップコピーを磁気ディスク装置や補助電源付きの
半導体ディスク装置上に格納しておくことが必要とな
る。

【０００３】データベースは同時に走行する複数のトラ
ンザクションによって検索または更新される。各トラン
ザクションは処理終了時にコミット（正常終了）また
は、アボート（異常終了）を宣言する。トランザクショ
ンがコミットを宣言し、システムによって受理された場
合は、そのトランザクションによって更新された結果が
全て有効となる。逆にトランザクションがアボートを宣
言するかまたは、コミットが受理されなかった場合は、
そのトランザクションによって更新された結果が全て無
効となる。この性質は、トランザクションの原子性と呼
ばれる。トランザクションの処理は性能上の理由によ
り、通常はプライマリコピーに対してのみ行われる。し
かしながら、前に述べたように、主記憶装置はその内容
を喪失してしまうことがあるため、コミット処理の完了
時点では、プライマリコピーに対する更新結果をバック
アップコピーに対しても反映しておく必要がある。

【０００４】また、複数のトランザクションが同一のデ
ータを同時に更新することを防止するため、各トランザ
クションはデータの更新に先立ってデータに対する排他
ロックを獲得する。この排他ロックは１つのトランザク
ションが終了するまでの期間中ずっと保留され、コミッ
ト終了または、アボート処理が完了した時点で解除され
る。

【０００５】図５は従来のデータベースの更新方法を説
明するための図を示す。各トランザクション１０４₁〜
１０４_nは主記憶装置１００のプライマリコピー１０１
に対してトランザクション自身が更新したデータのアド
レスを同じ主記憶装置１００の更新リスト１０３に登録
する。一般には、データベースはページと呼ばれる一定
の大きさの領域に分類されており、且つ個々のデータを
管理する煩雑さを避けるために、更新したデータが収容
されているデータベースのページ番号を用いて、更新リ
スト１０３を作成する。

【０００６】トランザクション１０４がコミットを宣言
した場合は、コミット処理部１０５が更新リスト１０３
によってポイントされた全てのページを主記憶装置１０
０のプライマリコピー１０１からバックアップコピー１
０２に転送する。トランザクション１０４がアボートを
宣言した場合には、コミットの場合とは逆に更新リスト
によってポイントされた全てのページに対してディスク
装置１０６のバックアップコピー１０２からプライマリ
コピー１０１に転送する。いずれの場合も、転送が終了
した段階で、更新リスト１０３の内容を削除する。ペー
ジに対する排他ロックは更新リスト１０３の作成前に獲
得され、更新リスト１０３の削除後に解除される。

【０００７】なお、プライマリコピー１０１からバック
アップコピー１０２へのぺージ転送中に障害が発生する
場合への対策として、バックアップコピー１０２を二重
化しておき、一方への転送が完了した後に、もう一方へ
の転送を開始する方法が用いられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
方法では、トランザクション１０４がコミットする毎
に、プライマリコピー１０１からバックアップコピー１
０２へのページ転送が行われるため、トランザクション
１０４の実行頻度に比例してバックアップコピー１０２
へのアクセス回数が多くなるという問題がある。

【０００９】また、一般にはプライマリコピー１０１を
更新する時間よりも、バックアップコピー１０２へのぺ
ージ転送を行う時間の方が、ディスク装置１０６への入
出力を伴うために、はるかに長くなるにもかからわず、
ページに対する排他ロックはバックアップコピー１０２
へのページ転送が終了するまで解除できず、排他ロック
がネックとなって、システムが単位時間に処理できるト
ランザクション数が制限されている。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
トランザクションの原子性を保証しつつ、排他ロックの
期間を短縮し、バックアップコピーへのアクセス回数を
削減するためのデータベースの更新方法を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明のデータベ
ース更新方法を説明するための図を示す。プロセッサの
主記憶装置１００上にデータベースのプライマリコピー
１０１を格納し、ディスク装置１０６上にデータベース
のバックアップコピー１０２を格納するデータベース処
理システムにおいて、主記憶装置１００上にトランザク
ション１０４が更新したデータに関する情報を格納する
ための更新情報格納領域２０１と、コミットを宣言した
トランザクション１０４₁のトランザクション番号を格
納するためのコミットリスト２０２と、トランザクショ
ン１０４がプライマリコピー１０１に対して更新を行っ
た結果をバックアップコピー１０２に反映させるための
一括コミット処理部２０３を有し、トランザクション１
０４は、データに対する排他ロックを獲得した後にプラ
イマリコピー１０１に対するデータの更新と更新情報格
納領域２０１への登録を行い、コミットを宣言した時点
でトランザクション１０４自身のトランザクション番号
をコミットリスト２０２に登録すると共に、それまでに
獲得したデータに対する排他ロックを全て解除し、一括
コミット処理部２０３はコミットリスト２０２に登録さ
れたトランザクション１０４がコミット可能かどうかを
更新情報格納領域２０１に登録された情報に基づいて判
定を行い、コミット可能と判定したトランザクション１
０４群について、一括して更新データをプライマリコピ
ー１０１からバックアップコピー１０２に転送して、コ
ミット完了をトランザクション群１０４に通知する。

【００１２】

【作用】本発明によるデータベースの更新方法によれ
ば、プライマリコピー上での処理が完了したトランザク
ションは、ページに対する排他ロックを解除した後に、
コミットリスト２０２にトランザクション自身のトラン
ザクション番号を登録して、一括コミット処理部２０３
によるバックアップコピーへのページ転送が完了するま
で待ち合わせる。一括コミット処理部２０３は、コミッ
ト要求中のトランザクション１０４の中から１つのトラ
ンザクション１０４₁が更新した全てのページが他のト
ランザクション１０４による更新途中の状態でない、即
ち排他ロックが獲得されていないものを選択して、その
コミット要求中のトランザクション１０４₁が更新した
全てのページをプライマリコピー１０１からバックアッ
プコピー１０２へ転送する。

【００１３】従って、ページに対する排他ロックは、プ
ライマリコピー１０１からバックアップコピー１０２へ
のページ転送を行う前に解除されており、引き続き他の
トランザクション１０４が同一のページを更新すること
が可能になる。また、ページ転送の時期を遅らせること
により、複数のトランザクションが同一ページに対して
更新した最終結果のみがバックアップコピー１０２に転
送されるため、バックアップコピー１０２へのアクセス
回数が削減される。

【００１４】また、一括コミット処理部２０３から完了
通知が到着したトランザクションが更新したすべてのペ
ージにおいて、プライマリコピー１０１とバックアップ
コピー１０２の内容が一致していることが保証される。
このため、仮にこの後プライマリコピー１０１が喪失し
たとしても、バックアップコピー１０２中にトランザク
ションの処理結果が保存されている。また、逆に、トラ
ンザクションが更新途中のページ及びトランザクション
によるページ更新は完了していても、そのトランザクシ
ョンが更新したページが他のトランザクションによって
更新途中である時には、バックアップコピー１０２への
ページ転送が行われることはなく、仮にこの状態でプラ
イマリコピー１０１が喪失した場合には、実行中及びコ
ミットを要求中の全てのトランザクションをアボートす
ることにより、トランザクション実行前のデータベース
の内容が完全な状態でバックアップコピー中に保存され
ている。即ち、トランザクションの原子性は従来の方法
と同様に保証される。

【００１５】

【実施例】先ず、前記の図１を用いて説明する。図１に
おいて、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。本発明の構成は、プロセッサの主記憶
装置１００上にデータベースのプライマリコピー１０
１、更新情報格納領域２０１、コミットリスト２０２が
設けられる。さらに、通常のトランザクション１０４と
は非同期でかつ一定周期で起動される一括コミット処理
部２０３が設けられ、従来と同様にディスク装置１０６
上にバックアップコピー１０２が設けられる。

【００１６】主記憶装置１００上に設けられた更新情報
格納領域２０１は、トランザクション１０４が更新した
データに関する情報として、トランザクション番号、ペ
ージ番号、更新されたデータのページ内での相対位置、
長さ、更新後の値及びシステム内通番を記録した更新エ
ントリを格納する。コミットリスト２０２はコミットを
宣言したトランザクションのトランザクション番号を格
納する。

【００１７】次にトランザクション１０４と一括コミッ
ト処理部２０３の処理について説明する。図２は本発明
の一実施例のトランザクション１０４の処理のフローチ
ャートを示す。（ステップ２０）各トランザクション１０４はデータ
の更新に先立って、データが収容されているページに対
する排他ロックを獲得する。（ステップ２１）トランザクション１０４は主記憶装
置１００のプライマリコピー１０１上でデータを更新す
る。（ステップ２２）更新データにより更新エントリを作
成する。（ステップ２３）ステップ２２で作成された更新エン
トリを主記憶装置１００の更新情報格納領域２０１に格
納する。（ステップ２４）トランザクション１０４がアボート
を宣言していれば、ステップ２９に移行する。（ステップ２５）トランザクション１０４がコミット
を宣言していなければ、ステップ２０に戻り、別のデー
タに対して処理を繰り返す。（ステップ２６）トランザクション１０４がコミット
を宣言していれば、主記憶装置１００のコミットリスト
に自身のトランザクション番号を登録する。（ステップ２７）トランザクション１０４自身が獲得
したページに対する排他ロックを解除する。（ステップ２８）一括コミット処理部２０３からコミ
ット処理完了通知が到着するまで待機後、終了する。（ステップ２９）トランザクション１０４がアボート
を宣言していれば、それまでに、トランザクション１０
４自身が更新した全てのページについて、バックアップ
コピー１０２の内容をプライマリコピー１０１に転送す
る。（ステップ３０）更新情報格納領域２０１に格納され
ている更新エントリのうちトランザクション１０４自身
が作成したもの以外について、システム内通番の順序に
従って更新後のデータ値をプライマリコピー１０１上に
上書きして、トランザクション自身が実行を開始する直
前の状態に復元する。（ステップ３１）また、トランザクション自身が作成
した更新エントリは削除する。（ステップ３２）トランザクション自身が獲得したペ
ージに対する排他ロックを解除して、トランザクション
自身の処理を全て終了する。

【００１８】一括コミット処理部２０３は、一定周期で
主記憶装置１００のコミットリスト２０２中のトランザ
クション番号について、コミット可能かどうかを更新情
報格納領域２０１に格納されている更新エントリを使用
して以下の条件により判定する。

【００１９】コミット要求したトランザクション（Ｔ
１）が更新したページのうちで、少なくとも１つが他の
トランザクションによって排他ロックされていれば、コ
ミットできない。トランザクション（Ｔ１）が更新したページのうち
で、少なくとも１つが他のコミットを要求中のトランザ
クション（Ｔ２）によって更新されている場合、トラン
ザクション（Ｔ２）が更新したページのうちで、少なく
とも１つがさらに別のトランザクションによって排他ロ
ックされていれば、トランザクション（Ｔ１）はコミッ
トできない。以降再帰的に、Ｔ２が更新したページのうちで、少な
くとも１つが他のコミットを要求中のトランザクション
（Ｔ３）によって更新されている場合、トランザクショ
ン（Ｔ３）が更新したページのうちで、少なくとも１つ
がさらに別のトランザクションによって排他ロックされ
ていれば、コミットできない。上記の条件，，のいずれにも該当しない場合、
トランザクション（Ｔ１）はコミット可能である。

【００２０】一括コミット処理部２０３は、コミット可
能と判定されたトランザクションが更新した全てのペー
ジについて、 (1) 排他ロックの獲得； (2) プライマリコピー１０１からバックアップコピー１
０２へのページ転送； (3) 更新情報格納領域２０１からの更新エントリの削
除； (4) 排他ロックの解放の順に処理を行う。これらの処理が全て完了した段階
で、コミット可能と判定されたトランザクションのトラ
ンザクション番号をコミットリスト２０２から削除し、
これらのトランザクションに対する完了通知を行う。

【００２１】図３は本発明の一実施例を詳細に説明する
ための図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一
符号を付す。主記憶装置１００はプライマリコピー１０
１、更新情報格納領域２０１及びコミットリスト２０２
を有する。ディスク装置１０６はバックアップコピー１
０２を有する。さらに、トランザクション１０４とは非
同期で一定周期で起動される一括コミット処理部２０３
がある。

【００２２】更新情報格納領域２０１には更新エントリ
３０１がある。同図では、４つのトランザクション（Ｔ
１）〜トランザクション（Ｔ４）はページＰ１〜Ｐ３に
対して以下のような状態を示している。Ｔ１がＰ１を更新Ｔ２がＰ２を更新Ｔ３がＰ３を更新Ｔ２がＰ１を更新Ｔ４がＰ３を更新の順序でプライマリコピー１０１を更新して、トランザ
クション（Ｔ４）を除くトランザクション（Ｔ１）〜ト
ランザクション（Ｔ３）がコミットを宣言した状態を示
す。

【００２３】更新情報格納領域２０１中の更新エントリ
３０１には、左から順に、システム内通番、トランザク
ション番号、更新したページ番号、データのページ内相
対位置、長さ、更新後の値が格納されており、システム
内通番の順序でチェインされている。また、コミットリ
スト２０２中では、トランザクション番号がコミットを
宣言したトランザクションの順序でチェインされてい
る。

【００２４】図３において、一括コミット処理部２０３
が起動されたと仮定する。一括処理コミット部２０３
は、コミットリスト２０２と更新情報格納領域２０１の
中の情報を用いて、コミット可能なトランザクション
（Ｔ１）とトランザクション（Ｔ２）を選択し、トラン
ザクション（Ｔ１）とトランザクション（Ｔ２）によっ
て更新されたページＰ１とＰ２について、プライマリコ
ピー１０１からバックアップコピー１０２へのページ転
送を行い、トランザクション（Ｔ１）とトランザクショ
ン（Ｔ２）に関する全ての情報を、更新情報格納領域２
０１及びコミットリスト２０２から削除し、これらの２
つのトランザクションに対して完了通知を行う。

【００２５】以上述べた一括コミット処理部２０３の動
作のうち、コミット可能なトランザクションを選択する
１つの方法について説明する。図４は本発明の一実施例
の一括コミット処理部の動作のフローチャートを示す。（ステップ４０）コミット可能なトランザクションを
選択するその時点で、システム内を走行している全ての
トランザクション（図３の例ではＴ４）を一時的に停止
させる。（ステップ４１）排他ロックされている全てのページ
の集合Ｓ０（図３の例では｛Ｐ３｝）を求める。集合Ｓ
０は更新情報格納領域２０１中でコミットリスト２０２
に存在しないトランザクション（図３の例ではＴ４）が
登録した更新エントリ３０１から求めることができる。（ステップ４２）更新エントリ３０１を走査する。（ステップ４３）更新エントリ３０１より集合Ｓ０に
含まれるページのうち少なくとも１つにアクセスした全
てのトランザクション（図３の例ではＴ３とＴ４）を求
める。（ステップ４４）集合Ｓ０に含まれるページにアクセ
スしたトランザクションをコミット不可能なトランザク
ションと判定する（図３の例ではＴ３とＴ４）。（ステップ４５）コミット不可と判定されたトランザ
クションがアクセスした全てのページの集合Ｓ１（図３
の例では｛Ｐ３｝）を更新情報格納領域２０１から求め
る。（ステップ４６）ページの集合Ｓ１と集合Ｓ０の大き
さを比較する。Ｓ１≦Ｓ０の場合にはステップ５１へ移
行する。（ステップ４７）もし、集合Ｓ１中に集合Ｓ０に含ま
れないページが存在する場合には、集合Ｓ１について集
合Ｓ０で用いた操作と同じ操作を繰り返す。即ち、更新
情報格納領域２０１の更新エントリ３０１を走査する。（ステップ４８）更新エントリ３０１より集合Ｓ１に
含まれるページのうちの少なくとも１つにアクセスした
全てのトランザクションを求める。（ステップ４９）集合Ｓ１に含まれるページにアクセ
スしたトランザクションをコミット不可能なトランザク
ションと判定する。（ステップ５０）コミット不可と判定されたトランザ
クションがアクセスした全てのページの集合Ｓ２を求め
る。（ステップ５１）ページの集合｛Ｓ１｝がそれ以上大
きくならなくなった時点で、コミット不可と判定されず
に残ったトランザクションをコミット可能なトランザク
ションとする。（ステップ５２）ページ集合Ｓ２と集合Ｓ１の大きさ
を比較する。以降の処理はステップ４７以降と同様である。（ステップ５３）上記の処理の繰り返しにより、ペー
ジの集合がそれ以上大きくならなくなった時点でコミッ
ト可能と判定されたトランザクション（図３の例ではＴ
１とＴ２）がコミット可能なトランザクションである。

【００２６】なお、上述の繰り返し処理では、更新情報
格納領域２０１に格納されている有限個数の更新エント
リ３０１を用いるため、処理は最悪の場合でも更新エン
トリ３０１の個数分の繰り返しで終了する。

【００２７】上述のように本発明は、トランザクション
１０４がコミットを宣言した時点で直ちに、即ち、バッ
クアップコピー１０２へのページ転送よりも前に、更新
されたページに対する排他ロックを解除可能にすること
により、排他ロックの期間を短縮することと、さらに、
同一のページを複数のトランザクションが順次更新を行
う状況下で、複数のトランザクション単位にまとめてバ
ックアップコピー１０２へのページ転送を行うことによ
り、バックアップコピー１０２へのアクセス回数が削減
される。

【００２８】なお、バックアップコピー１０２へのペー
ジ転送中に発生する障害への対策として、従来の方法と
同様に、バックアップコピー１０２を二重化しておき、
一方のボリュームへの転送が完了した後に、もう一方の
ボリュームへの転送を開始する方法を用いることができ
る。

【００２９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ページに
対する排他ロックをプライマリコピーからバックアップ
コピーへのページ転送を行う前に解除できるため、排他
ロックの期間を短縮できる。さらに、複数のトランザク
ションが同一ページを更新した場合にもページ転送は１
回で済むため、バックアップコピーへのアクセス回数を
削減できる。また、トランザクションの原子性は保証さ
れており、トランザクションがコミット完了した場合に
は、その更新結果がバックアップコピーに完全に反映さ
れており、逆にアボートした場合は、その更新前の状態
はバックアップコピーに完全に保存されている。

【００３０】従って、短時間でトランザクションを処理
することができ、障害が発生しても復旧処理が簡易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータベース更新方法を説明するため
の図である。

【図２】本発明の一実施例のトランザクションの処理の
フローチャートである。

【図３】本発明のデータベース更新方法の一実施例を説
明するための図である。

【図４】本発明の一実施例の一括コミット処理部の動作
のフローチャートである。

【図５】従来のデータベースの更新方法を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１００主記憶装置１０１プライマリコピー１０２バックアップコピー１０３更新リスト１０４トランザクション１０５コミット処理部１０６ディスク装置２０１更新情報格納領域２０２コミットリスト２０３一括コミット処理部３０１更新エントリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセッサの主記憶装置上にデータベー
スのプライマリコピーを格納し、ディスク装置上にデー
タベースのバックアップコピーを格納するデータベース
処理システムにおいて、主記憶装置上にトランザクションが更新したデータに関
する情報を格納するための更新情報格納領域と、コミッ
トを宣言したトランザクションのトランザクション番号
を格納するためのコミットリストと、トランザクションが前記プライマリコピーに対して更新
を行った結果を前記バックアップコピーに反映させるた
めの一括コミット処理部を有し、前記トランザクションはデータに対する排他ロックを獲
得した後にプライマリコピーに対する前記データの更新
と前記更新情報格納領域への登録を行い、コミットを宣言した時点で前記トランザクション自身の
トランザクション番号を前記コミットリストに登録する
と共に、それまでに獲得したデータに対する排他ロック
を全て解除し、前記一括コミット処理部は前記コミットリストに登録さ
れた前記トランザクション番号に対応するトランザクシ
ョンがコミット可能かどうかを前記更新情報格納領域に
登録された情報に基づいて判定を行い、コミット可能と
判定したトランザクション群について、一括して更新デ
ータを前記プライマリコピーから前記バックアップコピ
ーに転送して、コミット完了を前記トランザクション群
に通知することを特徴とするデータベースの更新方法。