JPH06214848A - データベース管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 データベースの取消し処理を高速化し、シス
テム障害およびメディア障害に対しても回復が可能な管
理システムを提供する。 【構成】 二つの記憶手段１０６／１０８は、データベ
ース中の固定領域であるページ単位１１０に、トランザ
クションの処理時に参照され、前記ページに対するトラ
ンザクションの処理内容を格納するためのカレント領域
もしくはトランザクション実行開始以前の内容を格納す
るシャドウ領域を備え、二つの記憶手段のうち一方のペ
ージが、カレント領域を備えるときに、二つの記憶手段
のうちの他方の記憶手段のページは、シャドウ領域を備
え、カレント領域が記憶手段のいずれに備えるかを示す
管理情報を保持するページ管理手段２００と、カレント
領域を、トランザクションの処理内容に従って更新する
更新手段１１２および１１４と、トランザクションが正
常終了したときに、シャドウ領域を、該トランザクショ
ンの処理内容に従って更新する遅延更新手段２０８とを
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データベース管理シス
テムに係わる。特に、データベース管理システムが障害
に対処するための機能に係わる。

【０００２】

【従来技術】

［ディスクとバッファ］データベース管理システム（Ｄ
ＢＭＳ）において、データベースは、ファイルとしてデ
ィスクに格納される。ＤＢＭＳは、アプリケーションプ
ログラムやユーザが発行したデータベースの検索命令や
更新命令に応じて、データベースに存在するデータを処
理する。ＤＢＭＳは、前記の処理をメモリにおいて行う
ために、処理対象のデータをディスクからメモリに読み
込む。更新命令に対しては、メモリに存在するデータを
更新したのち、当該データをディスクに書き込む。一般
に、ＤＢＭＳが、上記の処理を行うためにメモリ上に確
保する領域は、バッファと呼ばれる。バッファの管理技
術に関しては、例えば、Effelsberg, et al:"Principle
s of Database Buffer Management," ACM Transactions
on Database Systems, VOL.9, NO.4, 1987, pp.560-59
5.に述べられている。ディスクに存在するデータベース
は、ページと呼ばれる固定長領域に分割される。ディス
クとバッファ間のデータの読み書きは、このページを単
位として行われる。バッファのサイズには制約があるの
で、バッファが一杯のときには、バッファに読み込まれ
ているページのうちからページを選択して、新たに読み
込むページと置換する。ここで、置換されるページに更
新が発生していた場合には、ディスクへの書き込みを行
う。

【０００３】［障害回復とトランザクション］ＤＢＭＳ
の重要な機能として、従来から盛んに研究開発が行われ
ているものに、障害回復機能（recovery）がある。これ
は、ＤＢＭＳに障害が発生したり、ユーザが処理途中で
当該処理を取り消したりした場合でも、データベースの
一貫性を保証するものである。このために、多くのＤＢ
ＭＳが導入している概念が、トランザクションである。
トランザクションとは、Bernstein, et al:"Concurrenc
y Control and Recovery in Database Systems," Addis
on-Wesley, 1987, pp.1-6.に述べられているように、デ
ータベースに対して行われる処理の単位であり、これを
単位として原子性（atomicity）が保証される。トラン
ザクションは、一般に、複数のデータベースに対する命
令から構成される。トランザクションの原子性の保証と
は、トランザクションが終了したあとの状態が、当該ト
ランザクションで実行される全ての命令が、データベー
スに対して反映されるか、もしくは、全く反映されない
かのどちらかであることを保証することである。トラン
ザクションを前者の状態にすることをコミットと呼び、
後者の状態にすることをロールバックと呼ぶ。ユーザ
は、トランザクションを開始し、コミットまたはロール
バックによって、トランザクションを終了する。

【０００４】トランザクションの原子性を保証するため
に、ＤＢＭＳは、当該トランザクションでバッファに読
み込んだページのうちで、更新が発生したページのディ
スクへの書き込みを、更新が発生した時点で行なわず、
コミットまで保留する。トランザクションがコミットさ
れると、更新が発生したページを、強制的にディスクへ
書き込む。従って、バッファのサイズが無制限ならば、
トランザクションがロールバックされると、ディスク書
き込みは発生しない。しかし、前述したように、実際に
は、バッファサイズは制約を有するので、ロールバック
されるトランザクションであっても、当該トランザクシ
ョンが更新したページが、既に、ディスク書き込みされ
ている場合がある。

【０００５】一般に、障害回復機能が対処すべき障害と
して、以下の３つがある。

【０００６】（１）トランザクション障害 ユーザが、自らが開始したトランザクションを、当該ト
ランザクションにおいて実行された命令のエラー応答な
どに応じて、ロールバックする場合である。ＤＢＭＳ
は、途中まで進行したトランザクションの処理内容を取
り消さなければならない。

【０００７】（２）システム障害 ＤＢＭＳにおいて動作するソフトウェアや、それを実行
するＣＰＵなどのハードウェアの障害である。一般に、
バッファなどのメモリに存在するデータが失われる。シ
ステム障害が発生した場合、ＤＢＭＳを再起動（restar
t）しなければならない。ここで、ＤＢＭＳは、障害発
生時に実行されていた複数のトランザクションを回復す
る。ただし、これは、それらのトランザクションの進行
状態に応じて行われる。つまり、それらのトランザクシ
ョンは、その原子性を保証するために、コミットしてよ
い状態まで処理が進行しているものと、そこまで処理が
進行していないために、ロールバックしなければならな
いものに分けられる。前者のトランザクションに対して
は、当該トランザクションの処理をやりなおす。これ
を、一般に、再実行（REDO）と呼ぶ。後者のトランザク
ションに対しては、当該トランザクションで既に行われ
ていた処理を取り消す。これを、一般に、取消し（UND
O）と呼ぶ。

【０００８】再実行、取消しを可能にするために、しば
しば用いられるのが、ログやジャーナルと呼ばれる履歴
情報である。これは、データベースの更新命令の実行に
おいて、それが対象とするページの更新前状態と更新後
状態を示すものである。履歴情報は、ディスクに書き出
される。ＤＢＭＳは、システム障害が発生した後に再起
動され、履歴情報を用いて、トランザクションの再実行
や取消しを行う。なお、上述したトランザクションのロ
ールバックは、ここで述べたトランザクションの取消し
と同様に履歴情報を用いて行われる。従来から、この履
歴情報を用いた障害回復を可能とするために用いられて
いる技術が、ログ先書き(log write ahead)と呼ばれる
技術である。これは、トランザクションの処理結果をデ
ィスクへページ更新を行う際、ページ書き込みを行う前
に、当該ページの更新に関する履歴情報をディスクへ出
力するものである。これにより、ディスクへ書き込まれ
たページであっても、履歴情報を保持しているので、取
消し処理を行うことが可能となる。ここで、ログ先書き
により、履歴情報がディスク出力されていないページ
は、ディスクに書き込まれていないことが保証される。

【０００９】（３）メディア障害 データベースが格納されるディスクの障害である。この
ような障害に対しては、しばしば、バックアップが用い
られる。バックアップとは、ある時点のデータベースの
内容を複写したファイルである。障害を起こしたディス
クが正常な状態になると、バックアップファイルをディ
スクに格納する。ただし、バックアップは、メディア障
害が発生したときのデータベースの状態ではない。そこ
で、これを障害が発生した時点の状態に回復するため
に、システム障害のときと同様に、履歴情報を用いて、
バックアップを取得した時点以降に実行されたトランザ
クションの再実行と取消しを行う。

【００１０】バックアップを用いたメディア障害回復の
問題点は、バックアップによりデータベースを復旧する
とき、ＤＢＭＳによるデータベースへの処理が停止して
しまうことである。その間、アプリケーションプログラ
ム、または、ユーザは、ただひたすら待ち続けなければ
ならない。

【００１１】［シャドウファイル］トランザクション障
害やシステム障害が発生したときに、トランザクション
の取消し処理を高速に行う技術が、従来から、研究開発
されている。その一つがシャドウファイルと呼ばれるも
のであり、Lorie:"Physical Integrity in a LargeSegm
ented Database," ACM Transactions on Database Syst
ems, VOL.2, NO.1,1977, pp.91-104.に述べられてい
る。これは、バッファに存在するページをディスクへ書
き込むときに、当該ページの元の場所（スロット）に書
き込むのではなく、異なるスロットに書き込むものであ
る。新たに書き込むスロットは、どこでもよく、任意の
空きスロットを選ぶ。これにより、当該ページについ
て、書き込み以前の状態のページと、書き込み以後の状
態のページが、ディスクに存在することになる。前者を
カレントページ、後者をシャドウページと呼ぶ。トラン
ザクション障害やシステム障害が発生したとき、当該ペ
ージに対して行われた処理の取消しは、シャドウページ
をカレントページとすることで可能となる。

【００１２】前記論文では、データベースファイルに対
するトランザクション開始時に、当該ファイルのページ
とスロットの対応を示すテーブル（ページテーブル）を
複写しておき、カレントページを含むファイルを示すペ
ージテーブルと、シャドウページを含むファイルを示す
シャドウページテーブルを生成する。すなわち、カレン
トページテーブルはカレントファイルを表し、シャドウ
ページテーブルはシャドウファイルを表す。トランザク
ションの取消しは、シャドウページテーブルをカレント
ページテーブルとすることで行われる。なお、新たなト
ランザクションが、当該ファイルに対する処理を開始す
るとき、それまでのシャドウページテーブルは無効なも
のとなり、再び、カレントページテーブルを複写してシ
ャドウページテーブルを生成する。

【００１３】ここで、単一のデータベースファイルに対
して、複数のトランザクションが、並行して動作する場
合を考える。カレントページとシャドウページとの切り
替えは、ページテーブルの切り替え、つまり、カレント
ファイルとシャドウファイルとの切り替えにより行われ
るため、当該ファイルに投入される全てのトランザクシ
ョンに影響を及ぼす。当該ファイルをアクセスする複数
のトランザクションのそれぞれは、異なるページに対し
て処理を行い、異なる進行状態を有する。すなわち、あ
るトランザクションが取消しされるときに、他のトラン
ザクションも取消しするべき状態であるとは限らない。
つまり、上述のページテーブルを用いたシャドウファイ
ルは、ＤＢＭＳが、複数のトランザクションを並行処理
しているような状態には適用できないため、トランザク
ション障害に用いることが困難である。

【００１４】このようなシャドウファイルは、Gray, et
al:"The Recovery Manager of theSystem R Database
Manager," ACM Computing Surveys, VOL.13, NO.2, 198
1,pp.223-242.に述べられているように、ＩＢＭ社のＤ
ＢＭＳであるSystem Rで用いられている。System Rは、
システム障害が発生したときのＤＢＭＳ再起動におい
て、シャドウファイルを用いた障害回復を行う。トラン
ザクション障害に対しては、前述したような問題が存在
するため、シャドウファイルを用いずに、前述した履歴
情報を用いた障害回復を行う。

【００１５】［シャドウファイルの改良技術］上記シャ
ドウファイルの問題点の解決を試みた技術が、日本電気
社の古瀬精治出願の特開平２−４３６４４「データベー
スアクセス制御方式」に述べられている。この公知例の
原理を、図２に示す。データベースの内容を含むべき２
つのデータベースファイル、データベースファイルａ１
０６とデータベースファイルｂ１０８とを用意する。当
該データベースのページｉ１１０は、両方のファイルに
存在する。これらのペアとなるページのうち、片方のペ
ージが、カレントファイルでいうところのカレントペー
ジであり、他方のページが、シャドウファイルでいうと
ころのシャドウページとなる。本公知例は、それぞれの
ファイルにおけるページとスロットの対応の管理には関
与しない。このため、本公知例は、個々のページに対し
て、２つのファイルのうち、いずれがカレントページを
有するかを示す情報（ページ管理情報１０４）を備え
る。ページ管理情報１０４において、「新」で示される
ファイルがカレントページを含むファイルであり、
「旧」で示されるファイルがシャドウページを含むファ
イルである。図２では、ページｉのカレントページは、
データベースファイルａに、シャドウページは、データ
ベースファイルｂに含まれる。

【００１６】本公知例の動作は、前述したシャドウファ
イルと似ている。ディスクからのページ読み込み１１２
においては、カレントページをバッファに読み込む。デ
ィスクへのページ書き込み１１４においては、ページを
シャドウページに上書きし、ページ管理情報１０４のシ
ャドウページとカレントページとを切り替える。これ
は、ページ管理情報を更新することにより行われる。上
記の切り替えが発生するのは、トランザクションのコミ
ット１１６が発生したときである。トランザクションの
ロールバック１１８が発生したときには、バッファ１０
２に読み込んでいたページを捨てるだけで、ページ管理
情報を更新しない。本公知例では、上記のページ管理情
報を導入したことにより、シャドウページとカレントペ
ージとの切り替えを、ページ単位に行うことが可能にな
っている。これにより、異なるページに処理を行う複数
のトランザクションを、並行に処理することが可能にな
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記のシャドウファイ
ルを改良した従来技術には、以下のような課題が存在す
る。

【００１８】（１）メディア障害の回復処理オーバヘッ
ド 上記の従来技術では、カレントページとシャドウページ
とは、同一内容を有すわけではなく、常に、当該ページ
に対するトランザクションのコミット後とコミット前の
内容を、それぞれが含む。従って、カレントページを含
むファイルが格納されるディスクにメディア障害が発生
したときには、前述したようなバックアップを用いた回
復方法を用いる必要がある。これでは、ＤＢＭＳを停止
しなければならず、回復が完了するまで、データベース
に対する処理を再開できない。

【００１９】（２）システム障害の回復可能性 また、上記従来技術では、システム障害が発生して、メ
モリに存在するページ管理情報が失われた場合に、障害
発生時点の内容を含むページ管理情報を回復する方法が
述べられていない。上記従来技術では、シャドウページ
とカレントページとの内容が異なるため、システム障害
発生後のＤＢＭＳ再起動において、カレントページとシ
ャドウページとを正確に示すページ管理情報がなけれ
ば、トランザクションの取消しや再実行を行うことがで
きない。

【００２０】これに対処する方法として、ページ管理情
報とその更新履歴をディスク出力しておくことが考えら
れる。しかし、ページ管理情報の更新が発生するたびに
ディスク出力を行うことは、トランザクションの処理の
オーバヘッドを増加することになってしまう。しかも、
上記の従来技術では、トランザクションのコミットや、
バッファページの置換があると、必ず、ページ管理情報
の更新が発生するために、前記処理オーバヘッドは莫大
なものとなる。

【００２１】本発明の目的は、複数のトランザクション
を並行処理し、かつ、トランザクションの取消しを高速
処理するＤＢＭＳを提供することである。

【００２２】また、本発明の目的は、上記のようなＤＢ
ＭＳで、かつ、システム障害が発生したときにでも、ト
ランザクションの回復を正確に行えるＤＢＭＳを提供す
ることである。

【００２３】さらに、本発明の目的は、上記のようなＤ
ＢＭＳで、かつ、メディア障害が発生したときにでも、
処理を続行できるＤＢＭＳを提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、複数のトランザクションを処理する処理手段と、
該処理手段における処理対象であるデータベースを記憶
する二つの記憶手段とを備えるデータベース管理システ
ムであって、前記二つの記憶手段は、データベース中の
固定領域であるページ単位に、前記処理手段のトランザ
クションの処理時に参照され、前記ページに対する該ト
ランザクションの処理内容を格納するためのカレント領
域もしくは該ページの前記トランザクション実行開始以
前の内容を格納するシャドウ領域を備え、前記二つの記
憶手段のうち一方の記憶手段のページが、前記カレント
領域を備えるときに、前記二つの記憶手段のうちの他方
の記憶手段のページは、前記シャドウ領域を備え、前記
ページごとに、前記カレント領域が前記記憶手段のいず
れに備えるかを示す管理情報を保持するページ管理手段
と、前記カレント領域を、該トランザクションの処理内
容に従って更新する更新手段と、前記トランザクション
が正常終了したときに、前記シャドウ領域を、該トラン
ザクションの処理内容に従って更新する遅延更新手段と
を有する。

【００２５】前記ページ管理手段は、前記トランザクシ
ョンの取消しが発生したときに、該トランザクションが
処理したページについて、前記シャドウ領域を前記カレ
ント領域と定めるように、前記管理情報を更新すること
ができる。

【００２６】さらに、前記トランザクションの処理内容
と、前記ページ管理手段の管理情報との履歴情報を管理
する履歴情報管理手段を有する。

【００２７】該データベース管理システムに障害が発生
し、前記ページ管理手段の管理情報が失われたときに、
前記履歴情報管理手段の履歴情報を参照し、前記ページ
管理手段上に前記管理情報を回復する回復手段をさらに
有することができる。

【００２８】また、トランザクションが異常終了したと
きに、前記カレント領域において前記トランザクション
の行った処理を取り消す取消し手段をさらに有すること
ができる。

【００２９】前記二つの記憶手段のうちのいずれかに障
害が発生したときに、前記ページ管理手段は、全てのペ
ージについて、前記カレント領域が正常な記憶手段に存
在することを示すように前記管理情報を定めることがで
きる。

【００３０】また、前記二つの記憶手段のうちいずれか
に障害が発生したときに、前記履歴情報が有する管理情
報と、前記ページ管理手段が保持する管理情報とが一致
するか否かを比較し、比較結果に応じて前記トランザク
ションの再実行もしくは取消しを指示する比較手段をさ
らに有してもよい。

【００３１】複数のトランザクションを処理する処理手
段と、固定長領域のページ単位に該処理手段における処
理対象であるデータベースを記憶する記憶手段とを備え
るデータベース管理システムであって、前記記憶手段
は、前記処理手段のトランザクションの処理時に参照さ
れ、該トランザクションの処理内容に従ってデータベー
スを更新するためのカレント領域と、該カレント領域に
対応し、前記トランザクション実行開始以前の内容を記
憶しているシャドウ領域とを前記ページごとにそれぞれ
備え、前記領域に関する情報に基づいて前記ページごと
に前記記憶手段を管理する管理手段と、前記カレント領
域において該トランザクションの処理内容を更新する更
新手段と、前記トランザクションが正常終了したとき
に、前記シャドウ領域において該トランザクションの処
理内容に従ってデータベースを更新する遅延更新手段と
を有することにより、上記課題を解決するようにしても
よい。

【００３２】前記管理手段は、前記トランザクションの
取消しが発生したときに、該トランザクションの処理に
おける対応するページの前記シャドウ領域を前記カレン
ト領域として前記領域に関する情報を管理する。

【００３３】前記トランザクションごとの処理内容と、
前記管理手段の領域に関する情報との履歴情報を管理す
る履歴情報管理手段をさらに有することができる。該デ
ータベース管理システムに障害が発生し、前記管理手段
の領域に関する情報および前記記憶手段のデータベース
が失われたときに、前記履歴情報管理手段を参照して前
記記憶手段上にトランザクションの処理内容に従ったデ
ータベースを回復する回復手段をさらに有することがで
きる。

【００３４】また、トランザクションが異常終了したと
きに、前記カレント領域において前記トランザクション
の行った処理を取り消す取消し手段をさらに有する。

【００３５】記記憶手段は、記憶領域が二重化されてお
り、該二重化された記憶領域において、前記ページごと
に前記カレント領域と前記シャドウ領域とが割り当てら
れ、前記管理手段は、前記領域に関する情報を、該二重
化された記憶領域のページが前記カレント領域であるか
前記シャドウ領域であるかを示す情報とし、前記記憶手
段の二重化された領域のうちいずれかの領域に障害が発
生したときに、前記管理手段は、全てのページについ
て、正常な領域を前記カレント領域とするように前記領
域に関する情報を定めるようにしてもよい。

【００３６】前記記憶手段の二重化された領域のうちい
ずれかの領域に障害が発生したときに、前記履歴情報管
理手段の最新履歴情報の前記領域に関する情報と、前記
管理手段の領域に関する情報とが一致するか否かを比較
し、比較結果に応じて前記トランザクションの再実行も
しくは取消しを指示する比較手段をさらに有することが
できる。

【００３７】

【作用】本発明は、二重化された一組のデータベースフ
ァイルを管理するＤＢＭＳに適用することができる。こ
れらのデータベースファイルは、両方とも、単一のデー
タベースの内容を含むが、ある時点においては、必ずし
も、その内容が一致していなくてもよい。データベース
のページ毎に、カレントページを含むデータベースファ
イルを定め、ページ読込みとページ書込みが、共に更新
手段により、カレントページに対して行われる。また、
トランザクションの取消しを、カレントページとシャド
ウページを切り替えることにより行う。さらに、カレン
トページに行った更新処理を、当該更新処理を行ったト
ランザクションがコミットされた後に、遅延更新手段に
よりシャドウページに対しても行う。さらに、履歴情報
管理手段における履歴情報に、当該履歴情報が表す処理
で対象となったページについて、いずれのデータベース
ファイルがカレントページを含んでいたかを示すデータ
（領域に関する情報）を含める。

【００３８】本発明によれば、あるページに対してトラ
ンザクションが処理を行っている間、シャドウページ
は、ページのトランザクション開始前の状態を有する。
これにより、シャドウページとカレントページを切り替
えて、シャドウページをカレントページとすることによ
り、トランザクションを取り消すことができる。

【００３９】また、ページ単位にシャドウページとカレ
ントページの切り替えを管理するページ管理手段のペー
ジマップを有するので、異なるページに対して処理を行
う複数のトランザクションの並行処理が可能となる。

【００４０】また、トランザクションがコミットされた
後に、シャドウページに対する遅延更新を行うので、遅
延更新が終了し、かつ、トランザクションが処理を行っ
ていないページについては、カレントページとシャドウ
ページが同一内容を有する。これにより、メディア障害
が発生したときに、２つのデータベースファイルを異な
るディスク装置に格納していれば、ページマップにおい
て、全てのページのカレントページが、正常なディスク
装置に格納されたデータベースファイルに含まれるとす
るだけで、ＤＢＭＳの処理を続行することができる。た
だし、遅延更新が行われるべきページは、遅延更新が終
了した後に、新たなトランザクションを受け付けること
ができる。

【００４１】また、履歴情報にページマップデータを含
めることにより、システム障害が発生して、メモリ上の
ページマップが失われてしまった場合でも、システム再
起動において、ページマップを回復し、トランザクショ
ンの取消しと再実行を正確に行うことができる。システ
ム障害が発生したときに、トランザクションが処理を行
っていないページについては、カレントページとシャド
ウページの内容は一致するので、ページマップの当該ペ
ージに対するエントリの値は、どちらのデータベースフ
ァイルを示してもよい。システム障害が発生したとき
に、トランザクションが処理を行っていたページについ
ては、以下のように扱うことができる。ＤＢＭＳは、再
起動されると、トランザクションの取消しと再実行を行
うために、必ず、履歴情報を参照する。ここで、ＤＢＭ
Ｓは、履歴情報が有するページマップデータにより、シ
ステム障害が発生した当時、いずれのデータベースファ
イルがカレントページを有していたかを判断し、それを
ページマップに反映する。そのうえで、ページマップの
更新と履歴情報を用いて、トランザクションの取消しや
再実行を行う。なお、あるページに対して、トランザク
ションが処理を行っていたかどうかの判断は、そのペー
ジに関して、コミットされていないトランザクションに
ついての履歴情報が存在するかどうかにより判断するこ
とができる。

【００４２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１に本実施例の概略を説明するための説明図を
示す。本実施例の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処理する処理手段と、該処理手段に
おける処理対象であるデータベースを記憶する二つの記
憶手段とを備えるデータベース管理システムであって、
前記二つの記憶手段は、データベース中の固定領域であ
るページ単位に、前記処理手段のトランザクションの処
理時に参照され、前記ページに対する該トランザクショ
ンの処理内容を格納するためのカレント領域もしくは該
ページの前記トランザクション実行開始以前の内容を格
納するシャドウ領域を備え、前記二つの記憶手段のうち
一方の記憶手段のページが、前記カレント領域を備える
ときに、前記二つの記憶手段のうちの他方の記憶手段の
ページは、前記シャドウ領域を備えるように定めてい
る。図１において、二つの記憶手段は２つのデータベー
スファイルの、データベースファイルａ１０６とデータ
ベースファイルｂ１０８とであり、ページごとに前記カ
レント領域を含むデータベースファイルと前記シャドウ
領域を含むデータベースファイルとが定められている。
本実施例のデータベース管理システムは、データベース
中のページのカレント領域がいずれのデータベースファ
イルに含まれるかを示す管理情報を保持するページマッ
プ２００と、ページマップを管理するページ管理手段と
を備える。以下、カレント領域をカレントページ、シャ
ドウ領域をシャドウページという。ページマップ２００
は、カレントページを含むデータベースファイルが、２
つのデータベースファイルのうちのどちらであるかをビ
ットマップにより示す。例えば、ページｉ１１０に対応
するビットの値によって、ページｉのカレントページを
含むデータベースファイルを示す。図１に示す例では、
ページマップのページｉに対応するビットの値が「０」
の場合には、ページｉのカレントページはデータベース
ファイルａに含まれ、シャドウページがデータベースフ
ァイルｂに含まれる。「１」の場合には、その逆であ
る。本発明のページマップ２００と、前記の従来技術の
ページ管理情報１０４の相違は、それらに対する動作に
ある。本発明では、ページ読み込み１１２とページ書き
込み１１４とは、いずれもカレントページに対して行わ
れる。また、トランザクションが正常終了したときに、
シャドウページに該トランザクションの処理の結果を更
新する遅延更新手段２０８を有して、これにより、シャ
ドウページはトランザクション実行開始以前の内容を記
憶する。遅延更新手段は、トランザクション１２０がコ
ミットされたとき、当該トランザクションが更新命令を
含むならば、シャドウページに対して、当該トランザク
ションを、更新後ジャーナル２０４を用いて再実行す
る。なお、あるページに対して新たなトランザクション
が処理を開始したときに、当該ページに対して、それよ
り以前に終了したトランザクションに係わる遅延更新が
行われている場合がある。このような場合には、新たな
トランザクションの開始は、前記の遅延更新の終了まで
延期される。

【００４３】障害が発生しないかぎり、カレントページ
とシャドウページの切り替えは発生せず、ページマップ
の更新も発生しない。管理手段は、前記トランザクショ
ンの取消しが発生したときに、該トランザクションの処
理における対応するページの前記シャドウ領域を前記カ
レント領域として前記領域に関する情報を管理する。す
なわち、ページｉに対する処理を行っていたトランザク
ションのロールバック（取消し）が発生すると、ページ
マップのページｉに対応するエントリを更新して、それ
までのシャドウページをカレントページとする。さら
に、トランザクション１２０が取消されたとき、当該ト
ランザクションが処理を行っていたページｉ１１０が、
バッファページの置換によりィディスクへ書き込まれて
いた場合には、シャドウページ（取消し前のカレントペ
ージ）に対して、更新前ジャーナルを用いた取消し処理
を行う。また、２つのデータベースファイルのうちいず
れかの領域に障害が発生したときに、前記管理手段は、
ページマップを、全てのページについて、正常な領域を
カレントページであると示すようにする。

【００４４】また、トランザクションごとの処理内容
と、前記管理手段の領域に関する情報との履歴情報を管
理する履歴情報管理手段をさらに有する。すなわち、更
新命令の実行において、ページに応じて取得する履歴情
報である更新前ジャーナル２０２と更新後ジャーナル２
０４とに、領域に関する情報のページマップデータ２０
６を含む。ページマップデータは、トランザクション１
２０が、ページｉに対する処理を開始したとき、そのカ
レントページが、どちらのデータベースファイルに含ま
れるものであったかを示す。

【００４５】以下に、詳細な構成および動作について説
明する。図３は、本発明の実施例を説明するためのＤＢ
ＭＳのシステム構成を示す。本システムは、ＣＰＵ３０
に、記憶手段のディスクａ３２、ディスクｂ３４および
ディスクｃ３６が接続されたものである。ＤＢＭＳ３０
２は、複数のアプリケーションプログラム３００、また
は、ユーザが発行して入力部３１１において受け付け
た、検索命令、更新命令、トランザクションの開始命
令、コミット命令、ロールバック命令等を受け取り、デ
ータベースの内容を含むべく二重化されたファイル、デ
ータベースファイルａ３０２とデータベースファイルｂ
３０４とに対してそれらを実行する。アプリケーション
プログラム、または、ユーザが発行して入力部３１１に
おいて受け付けた命令は、ページ二重化管理部におい
て、個々のページに対する命令として実行される。以降
では、このページに対する命令を、総称して、ページ処
理命令と呼ぶ。

【００４６】ＤＢＭＳ３０２は、以下の機能部から構成
される。命令解析部３０２０は、アプリケーションプロ
グラム、または、ユーザから受け取った検索命令や更新
命令を解析して、ページに対する検索命令や更新命令を
生成し、ページ二重化管理部３０２２に渡す。以降で
は、前記のページに対する検索命令や更新命令を、ペー
ジ操作命令４００、または、ページ検索命令／ページ更
新命令と呼ぶ。また、命令解析部３０２０は、アプリケ
ーションプログラム、または、ユーザから受け取ったト
ランザクションに関する命令を解析して、トランザクシ
ョン管理部３０２４に渡す。以降では、前記の命令をト
ランザクション処理命令と呼ぶ。

【００４７】トランザクション管理部３０２４は、命令
解析部からトランザクション処理命令を受け取り、トラ
ンザクションの登録や登録解除を行い、ページ二重化管
理部とジャーナル管理部３０２６とに対して、トランザ
クション処理命令４０２を渡す。また、トランザクショ
ン管理部は、システム再起動管理部からＤＢＭＳが再起
動されたことを通知されると、トランザクションの回復
処理を行う。また、トランザクション管理部は、ディス
ク状態管理部からメディア障害の発生を通知されると、
トランザクションの回復処理を行う。ここで、トランザ
クションの回復処理において、トランザクション管理部
は、ジャーナル管理部３０２６を介して、履歴情報を読
み込み、取消しや再実行が必要なトランザクションを判
断する。さらに、トランザクション管理部は、ページ二
重化管理部に対して、トランザクションの取消し命令や
再実行命令を渡す。以降では、これらを総称してトラン
ザクション回復命令４０６と呼ぶ。

【００４８】ジャーナル管理部３０２６は、トランザク
ション管理部やページ二重化管理部からの要求に従っ
て、ジャーナルファイル３０６からの履歴情報４０８の
読み込み、また、ジャーナルファイルへの履歴情報の書
き込みをファイル管理部３０２８に要求する。

【００４９】ファイル管理部３０２８は、データベース
ファイルａ、データベースファイルｂおよびジャーナル
ファイルの読み書きを行う。

【００５０】システム再起動管理部３０３０は、ＤＢＭ
Ｓが再起動されたことを判別して、そのことをページ二
重化管理部、トランザクション管理部に通知する。

【００５１】つぎに、ページ二重化管理について図４を
参照して説明する。ページ二重化管理部３０２２は、ペ
ージマップを管理する。図４は、ページ二重化管理部の
システム構成を示す。ページ管理部３０２２０は、ペー
ジマップ３０２２００と、トランザクションで処理中の
ページを管理するページ占有管理テーブル３０２２０２
とを有する。ページ管理部は、ページ処理命令を受け取
り、ページマップを参照して、当該ページのカレントペ
ージやシャドウページを有するデータベースファイルを
特定する。ページマップは、データベースの全てのペー
ジに対するエントリを有して、個々のページのカレント
ページが、いずれのデータベースファイルに存在するか
を示す。また、ページ管理部は、前記ページ処理命令
と、前記データベースファイルの識別子を、バッファ管
理部３０２２８に渡し、当該命令の実行を要求する。

【００５２】ページ管理部３０２２０が受け取るページ
処理命令には、以下のような命令がある。ページ管理部
は、命令解析部から、ページ操作命令を受け取る。ま
た、ページ管理部は、トランザクション投入管理部３０
２２２からトランザクションが処理を行ったページに対
するトランザクション処理命令を受け取る。以降では、
これらを、ページコミット命令もしくはページロールバ
ック命令と呼ぶ。また、ページ管理部は、遅延更新管理
部３０２２４からトランザクションがコミットされた場
合の、シャドウページに対する遅延更新命令を受け取
る。以降では、これをページ遅延更新命令と呼ぶ。さら
に、ページ管理部は、トランザクション回復管理部３０
２２６からトランザクション回復命令の発行されたトラ
ンザクションが処理を行ったページに対する取消し命令
や再実行命令を受け取る。以降では、これらをページ回
復命令と呼ぶ。

【００５３】ページ管理部は、ページ操作命令に対し、
ページ占有管理テーブルを参照して、当該ページを処理
しているトランザクションの有無を調べ、そのようなト
ランザクションがあれば、前記ページ操作命令の実行要
求を、当該トランザクションが終了するまで延期する。
以降では、トランザクションがページを処理中である状
態を、ページが占有されていると言う。さらに、ページ
管理部は、前記ページ操作命令の種類と当該ページの識
別子をトランザクション投入管理部に通知する。

【００５４】また、ページ管理部は、システム障害やメ
ディア障害が発生したときに、以下のように動作する。
ページ管理部は、システム再起動管理部から、ＤＢＭＳ
の再起動通知４０４を受け取ると、ページマップを初期
状態に設定する。ページマップは、ＤＢＭＳが起動して
いないときには、ディスクに格納される。ＤＢＭＳは、
正常に起動されたときに、ディスクに格納されたページ
マップを読み込むが、この内容を、ページマップの初期
状態と呼ぶ。また、ページ管理部は、ディスク状態管理
部３０２３０から、メディア障害が発生したディスクの
識別子を受け取り、ページマップの全てのエントリを、
正常なディスクに格納されたデータベースファイルを示
すように更新する。

【００５５】バッファ管理部３０２２８は、バッファａ
３０２２８０とバッファｂ３０２２８２とを有する。バ
ッファａは、データベースファイルａから読み込んだペ
ージを格納し、当該ページはデータベースファイルａに
書き込まれる。バッファｂは、データベースファイルｂ
３０６から読み込んだページを格納し、当該ページはデ
ータベースファイルｂに書き込まれる。バッファ管理部
は、ページ管理部から、ページ処理命令と、それらの処
理を行うべきデータベースファイルの識別子を受け取
り、前記識別子の示すデータベースファイルに対応する
バッファを介して、当該命令を実行する。さらに、バッ
ファ管理部は、ページ処理命令が、ページ更新命令であ
る場合、当該ページの履歴情報を生成してジャーナル管
理部に渡す。また、バッファ管理部は、ページ処理命令
がページロールバック命令である場合、ジャーナル管理
部から当該ページの履歴情報を取得する。また、バッフ
ァ管理部は、バッファが満杯になり、新たなページを読
み込めなくなると、バッファに存在するページから、ペ
ージを選択して、当該ページと新たなページを置換す
る。このとき、置換されたページに更新が発生していた
場合には、当該ページをディスクに書き込む。また、バ
ッファ管理部は、ファイル管理部が異常応答を返すと、
異常が発生したデータベースファイルの識別子を、ディ
スク状態管理部へ通知する。

【００５６】トランザクション投入管理部３０２２２
は、トランザクション投入管理テーブル３０２２２０を
有する。トランザクション投入管理テーブルは、トラン
ザクションが処理を行ったページを示す。トランザクシ
ョン投入管理部は、トランザクション管理部からトラン
ザクション処理命令を受け取り、それが開始命令であれ
ば、トランザクション投入管理テーブルに当該トランザ
クションに対するエントリを生成する。また、トランザ
クション投入管理部は、ページ管理部からトランザクシ
ョンが占有を開始したページの識別子を受け取り、トラ
ンザクション投入管理テーブルに登録する。また、トラ
ンザクション投入管理部は、トランザクション管理部か
ら、トランザクション処理命令を受け取ると、トランザ
クション投入管理テーブルを参照して、当該トランザク
ションが処理を行ったページに対するページコミット命
令やページロールバック命令を生成して、ページ管理部
に渡す。さらに、トランザクション投入管理部は、トラ
ンザクション管理部からトランザクションのコミット命
令を受け取ると、遅延更新管理部に対して遅延更新を指
示する。

【００５７】遅延更新管理部３０２２４は、トランザク
ション投入管理部からトランザクションが処理を行った
ページと前記トランザクションの識別子とを受け取る
と、ジャーナル管理部を介して、必要な履歴情報を取得
して参照し、ページ遅延更新命令を生成してページ管理
部に渡す。

【００５８】トランザクション回復管理部３０２２６
は、トランザクション管理部からトランザクションの取
消し命令または再実行命令を受け取ると、当該トランザ
クションの履歴情報をジャーナル管理部に要求する。ト
ランザクション回復管理部は、受け取った履歴情報を参
照し、ページ回復命令を生成し、ページ管理部に渡す。

【００５９】ディスク状態管理部は、バッファ管理部か
ら、異常の発生したデータベースファイルの識別子を受
け取ると、ページ管理部に対して、メディア障害が発生
したことを通知する。

【００６０】つぎに、図５を参照して以降の実施例で用
いるトランザクションの処理内容とデータベースの内容
について説明する。図５は、ディスク５０に格納されて
いるデータベース５２の内容と、当該データベース５２
に対するトランザクションの処理内容５００を示す。ト
ランザクションには、Ｔ１やＴ２というトランザクショ
ンの識別子が付される。図５において、２つのトランザ
クションＴ１とＴ２とは、ＤＢＭＳにより並行処理され
る。データベース５２は、固定長を有するページ５４を
複数備え、個々のページにはページ識別子５６が付され
る。ページ５４は、例えば、Ａ０、Ｂ０などのデータ５
０４を有する。

【００６１】次に、図６から図１０を用いて、本発明の
第一の実施例の動作を説明する。本実施例では、本発明
を適用したＤＢＭＳの、トランザクションのコミット命
令が発行されたときの動作を示す。先ず、図６および図
７について説明する。図６および図７は、図５に示した
トランザクションＴ１およびＴ２の処理が終了した段階
における、トランザクション投入管理部と、ページ管理
部と、バッファ管理部とがそれぞれ有するデータの様子
を示す。

【００６２】図６に、ページ管理部と、バッファ管理部
とにおけるページ操作命令の実行の様子を示す。ページ
に対するページ操作命令として更新命令があった場合を
例にする。トランザクションＴ１によるページ２のペー
ジ更新命令６００が命令解析部からページ管理部に渡さ
れると、ページ管理部は、ページマップ３０２２００を
参照する。ページ管理部は、当該ページ２のカレントペ
ージがデータベースファイルｂに含まれると判断する。
これは、ページマップのページマップデータ６６が、カ
レントページを含むデータベースファイルを示す（６０
２）ことによる。本実施例では、ページマップデータは
「０」か「１」かを値として有するデータで、「０」は
データベースファイルａ、「１」はデータベースファイ
ルｂを示す。よって、ページ２のカレントページは、デ
ータベースファイルｂに含まれることがわかる。つぎ
に、バッファ管理部が、データベースファイルｂから、
ページ２をバッファｂに読み込む（６０４）。ここで、
ページ２が、既にバッファｂに存在するならば、データ
ベースファイルｂからの読み込みを行う必要はない。ペ
ージ２がバッファｂに読み込まれると、バッファ管理部
の処理手段は、ページ更新命令に応じて更新処理を行
う。図６においては、バッファｂのページ２のデータ
「Ｂ０」が、ページ更新命令に応じて、「Ｂ１」に更新
された様子を示している。同様に、バッファ管理部は、
トランザクションＴ１とＴ２とが処理を行う他のページ
を、データベースファイルａとデータベースファイルｂ
とからバッファに読み込み、必要な処理を行う。ここ
で、図５に示したトランザクションＴ２の処理が終了し
た状況で、バッファｂが満杯になり、ページ４がバッフ
ァページの置換によりデータベースファイルｂに書き込
まれるとする（６０６）。

【００６３】図７は、トランザクション投入管理部とペ
ージ管理部とによるトランザクションの登録およびペー
ジ占有の管理の様子を示す。トランザクション投入管理
部は、命令解析部から、トランザクションＴ１とＴ２と
の開始命令をそれぞれ受け取って、トランザクション投
入管理テーブル３０２２２０に、それぞれのエントリを
生成する。トランザクション投入管理テーブルのエント
リは、ページ二重化管理部に投入されているトランザク
ションに対応し、トランザクションが占有するページを
示すレコードへのポインタ７２を有する。例えば、図７
において、トランザクションＴ１が、ページ１、２およ
び５を占有して処理する場合には、ページ１、２および
５をチェインして示すようにする。ページ管理部には、
各ページごとに各トランザクションがエントリされる。
さて、ページ管理部は、命令解析部からページ操作命令
を受け取ると、ページ占有管理テーブル３０２２０２に
当該ページの占有を開始したトランザクションを登録す
る。例えば、トランザクションＴ１のページ２に対する
ページ更新命令６００を受け取ったときには、ページ２
に対してＴ１を登録する。しかるのちに、ページ管理部
は、トランザクション投入管理部に対してトランザクシ
ョンが占有を開始したページとその処理が更新か否かの
種別とを通知する。トランザクション投入管理部は、前
記の通知に応じて、当該ページとその処理種別とを表す
レコードを、当該トランザクションが占有しているペー
ジを示すポインタチェインにつなぐ。前記のレコード
は、ページ識別子６２と更新フラグ７４とから成る。更
新フラグは、前記のページ操作命令が、更新命令である
かどうかを示すフラグである。例えば、トランザクショ
ンＴ１がページ２の占有を開始したことに応じて、トラ
ンザクション投入管理テーブルは、ページ２に対するレ
コードを生成し、トランザクションＴ１に応じたポイン
タチェイン７６をつなぐ（７０２）。

【００６４】つぎに、図８を用いて、履歴情報８００に
ついて説明する。バッファ管理部は、ページ更新命令に
よりバッファページの更新を行うとき、当該ページ更新
についての履歴情報を生成し、ジャーナル管理部に、当
該履歴情報をジャーナルファイルへ出力するよう要求す
る。図８は、トランザクションＴ２によるページ４の更
新に関する履歴情報を示す。履歴情報には、更新前ジャ
ーナル８０２と更新後ジャーナル８０４とがある。更新
前ジャーナルは、更新処理が行われたページのカレント
ページを含むデータベースファイルを示すページマップ
データ８００２と、更新処理が行われたページの識別子
８００４と、更新処理を行ったトランザクションの識別
子８００６と、当該ページの更新前のデータ８００８を
有する。更新後ジャーナルは、前記の更新前ジャーナル
と同様の構造を有して、更新前データの代わりに、当該
ページの更新後のデータ８０１０を有する。

【００６５】つぎに、図９と図１０と参照して、トラン
ザクションのコミット命令が発行されたときの処理につ
いて説明する。図９は、トランザクションＴ１のコミッ
ト命令が発行されたときの、ページ管理部およびバッフ
ァ管理部の動作を示す。図１０は、その処理の流れであ
るフローチャートを示す。以下、図１０に示すフローチ
ャートに従って、図９を参照して説明を行う。

【００６６】先ず、アプリケーションプログラムまたは
ユーザ３００が、トランザクションＴ１のコミット命令
を発行する（Ｓ１０００）。命令解析部３０２０が当該
命令を受け取り、トランザクション管理部３０２４を介
して、トランザクション投入管理部３０２２２に渡す
（Ｓ１００２）。トランザクション投入管理部は、トラ
ンザクション投入管理テーブル３０２２２０を参照し
て、コミット命令のあったトランザクションＴ１が占有
していたページを調べて、当該ページに対するページコ
ミット命令９０８を生成する（Ｓ１００４）。ページコ
ミット命令は、当該命令の種別がコミットであることを
示すデータ９０８２と、コミットされるトランザクショ
ン識別子９０８４と、当該命令が対象とするページの識
別子９０８６と、当該トランザクション内での当該ペー
ジに対する更新発生の有無を示す更新フラグ９０８８と
を有する。図７に示すように、トランザクションＴ１が
占有していたページは、ページ１、ページ２およびペー
ジ５であるので、これらのページに対するページコミッ
ト命令を生成する。更新発生の有無は、トランザクショ
ン投入管理テーブルの更新フラグ７４を参照すれば判別
できる。つぎに、トランザクション投入管理部は、ペー
ジ管理部３０２２０に、ステップ１００４で生成したペ
ージコミット命令を渡す（Ｓ１００６）。ページ管理部
は、ページマップ３０２２００において、ページコミッ
ト命令が示すページ、つまり、トランザクションＴ１が
占有しているページのページマップデータ９００を参照
して、当該ページのカレントページを含むデータベース
ファイルを調べる（Ｓ１００８）。ここで、ページ１と
ページ５とのカレントページはデータベースファイル
ａ、ページ２のカレントページは、データベースファイ
ルｂに含まれることがわかる。つぎに、ページ管理部
は、前記ページコミット命令と前記のデータベースファ
イルの識別子を、バッファ管理部に渡す（Ｓ１０１
０）。バッファ管理部は、ページコミット命令の更新フ
ラグ９０８８を調べて、当該ページに更新が発生してい
たならば、当該ページのバッファページをデータベース
ファイルに書き込む（Ｓ１０１２）。例えば、ページ５
には更新が発生していたので、ページ５のバッファペー
ジを、データベースファイルａに書き込む（９０２）。
つぎに、ページ管理部は、ページ占有管理テーブルにお
いて、トランザクションＴ１が占有していたページのエ
ントリから、Ｔ１を登録解除する（Ｓ１０１４）。

【００６７】一方、トランザクション投入管理部は、遅
延更新管理部３０２２４に、コミットされたトランザク
ションの識別子であるＴ１と、ステップ１００４で調べ
たページ、つまり、ページ１、ページ２およびページ５
のうち、更新のあったページ、つまり、ページ２とペー
ジ５の識別子を渡す（Ｓ１０１６）。遅延更新管理部
は、ジャーナル管理部から当該ページの更新後ジャーナ
ル８０４を取得する。ここで、遅延更新管理部は、前記
更新後ジャーナルを参照して、当該ページに対するペー
ジ遅延更新命令９１４を生成し、ページ管理部に渡す
（Ｓ１０１８）。ページ遅延更新命令は、更新後ジャー
ナルが有するデータと、遅延更新命令であることを示す
命令種別９１４０とを有する。つぎに、ページ管理部
は、ページマップを参照し、前記ページ遅延更新命令が
対象とするページのシャドウページを含むデータベース
ファイルを調べる（Ｓ１０２０）。例えば、ページ２の
シャドウページはデータベースファイルａに含まれる。
つぎに、ページ管理部は、バッファ管理部に、前記ペー
ジ遅延更新命令と、前記データベースファイルの識別子
とを渡す（Ｓ１０２２）。バッファ管理部は、前記シャ
ドウページをデータベースファイルから読み込む（Ｓ１
０２４）。ここでは、ページ２とページ５とのシャドウ
ページが、それぞれ、データベースファイルａと、デー
タベースファイルｂから読み込まれる（９０４）。つぎ
に、バッファ管理部は、ページ遅延更新命令を参照し、
読み込んだシャドウページの遅延更新（９０６）を行っ
て、それぞれのデータベースファイルに書き込む（Ｓ１
０２６）。

【００６８】以上のように処理することにより、前記ト
ランザクションが正常終了したときやコミット命令発行
時に、シャドウページに該トランザクションの処理の内
容に従ってデータベースを更新することができる。

【００６９】つぎに、図１１および図１２を参照して本
発明の第２の実施例を説明する。本実施例は、アプリケ
ーションプログラムまたはユーザ３００が、トランザク
ションのロールバック命令が発行したときの、ＤＢＭＳ
３０２の動作処理を示す。図１１は、図６に示す状況に
おいて、トランザクションＴ２のロールバック命令に対
するページ管理部およびバッファ管理部の動作を示す。
図１２は、トランザクションのロールバック命令に対す
る処理のフローチャートを示す。以下、図１１を参照し
ながら、図１２に示すフローチャートを説明する。

【００７０】アプリケーションプログラムまたはユーザ
が、トランザクションＴ２のロールバック命令を発行す
る（ステップ１２００）。ロールバック命令は、命令解
析部３０２０、トランザクション管理部３０２４を介し
て、トランザクション投入管理部３０２２２に渡される
（ステップ１２０２）。トランザクション投入管理部
は、トランザクション投入管理テーブル３０２２２０を
参照して、トランザクションＴ２が占有していたページ
と、当該ページにおける更新発生の有無を更新フラグ７
４により調べて、ページロールバック命令１１１０を生
成する（ステップ１２０４）。ページロールバック命令
は、ページコミット命令と同様のデータを有する命令で
あり、ロールバックであることを示す命令種別９０８
２、トランザクション識別子９０８４、ページ識別子９
０８６および更新フラグ９０８８から構成される。ここ
で、トランザクションＴ２が占有していたページのペー
ジ３とページ４とに対するページロールバック命令が生
成されたとする。つぎに、トランザクション投入管理部
は、ページ管理部に、前記ページロールバック命令を渡
す（ステップ１２０６）。ページ管理部は、ページマッ
プ３０２２００を参照して、前記ページロールバック命
令が示すページ、つまり、トランザクションＴ２が占有
しているページのページマップデータ１１００を参照し
て、当該ページのカレントページを有するデータベース
ファイルを調べる（ステップ１２０８）。例えば、ペー
ジ４のカレントページを有するデータベースファイル
は、図６に示すページマップによれば、データベースフ
ァイルｂである。つぎに、ページ管理部は、当該ページ
が更新の発生していたページかどうかを調べる（ステッ
プ１２０９）。これは、ページロールバック命令の更新
フラグ９０８８を参照して処理することによって行うこ
とができる。前記更新フラグが更新発生を示しているな
らば、当該ページのページマップデータを更新する（ス
テップ１２１０）。つまり、ページマップデータ６６が
「０」であれば「１」に、「１」であれば「０」に更新
する。更新が発生していなければ、ステップ１２１２へ
進む。ここで、ページ４には更新が発生していたので、
ページ４のページマップデータは「１」から「０」に更
新される。これにより、シャドウページをカレントペー
ジとすることになりロールバックすることができる。つ
ぎに、ページ管理部は、ページ占有管理テーブル３０２
２０２からトランザクションＴ２を登録解除し（ステッ
プ１２１２）、バッファ管理部に、前記ページロールバ
ック命令とステップ１２０８で調べたデータベースファ
イルの識別子とを渡す（ステップ１２１４）。ここで、
ステップ１２１０においてページ４のページマップデー
タ６６が更新されたことにより、ページ４に対して、デ
ータベースファイルａがカレントページを有し、データ
ベースファイルｂはシャドウページを有することにな
る。ステップ１２０８の段階では、ページ４のカレント
ページを有したのは、データベースファイルｂであった
ことに注意されたい。

【００７１】つぎに、バッファ管理部は、前記ページロ
ールバック命令が示すページの取消し処理を行う。先
ず、バッファ管理部は、当該ページのデータベースファ
イルへの書き込みが発生していたかどうかを判断する
（ステップ１２１６）。書き込みが発生していたページ
であるならば（ステップ１２１８）、データベースファ
イルに格納されているシャドウページに対する取消し処
理（１１０４）を、更新前ジャーナルを用いて行う（ス
テップ１２２０）。例えば、ページ４のシャドウページ
（旧カレントページ１１０６）であるデータベースファ
イルｂのページ４は、図６において述べたように、既
に、バッファｂからデータベースファイルｂに書き込ま
れている。そこで、ページ４の更新についての更新前ジ
ャーナルにより、データベースファイルｂのページ４の
取消し処理を行う。また、バッファ管理部は、ステップ
１２１８で、当該ページのデータベースファイルへの書
き込みが発生していないならば、バッファに存在する当
該ページを破棄する（ステップ１２２２）。以上のよう
に処理することにより、ロールバック命令が発生したと
きに、ページマップの更新処理の完了を待つだけで、当
該トランザクションが処理していたページに対する新た
なトランザクション処理を開始することができる。さら
に、シャドウページとカレントページとの内容を同一に
することができる。

【００７２】つぎに、図１３から図１５を参照して、本
発明の第３の実施例を説明する。本実施例は、システム
障害が発生し、再起動されたときのＤＢＭＳ３０２の動
作を示す。なお、本実施例では、システム障害によっ
て、トランザクションＴ１は再実行され、トランザクシ
ョンＴ２は取消されるとする。先ず、図１３を参照して
説明する。図１３は、システム障害が発生した後、ＤＢ
ＭＳが再起動されたときの、ページマップ３０２２００
の回復処理の原理を示す説明図である。

【００７３】ＤＢＭＳが再起動されると、ページ管理部
３０２２０は、ページマップを初期設定する（１３０
０）。このページマップは、ＤＢＭＳが以前に正常に終
了するとき、ディスクに書き込まれたものであり、シス
テム障害が発生した時点のページマップの内容を表すも
のではない。つぎに、ページ更新命令の実行の際に生成
された更新前ジャーナル８０２や更新後ジャーナル８０
４が有するページマップデータ８００２を用いて、ペー
ジマップの回復処理１３００が行われる。ページ管理部
は、前記ページマップデータ８００２に従って、初期設
定されたページマップ１３００のページマップデータ６
６を更新する（１３０４）。ジャーナルのページマップ
データ８００２によって、システム障害が発生した時点
で実行中であったトランザクションが処理を行ったペー
ジに関して、カレントページがいずれのデータベースフ
ァイルに含まれていたかがわかる。従って、前記ページ
マップデータ８００２によるページマップの更新１３０
４により、前記トランザクションに係るページのページ
マップデータが、システム障害発生直前かつ前記トラン
ザクションの実行直前の値に回復される。一方、システ
ム障害が発生した時点で、いかなるトランザクションも
処理を行っていなかったページは、カレントページが、
どちらのデータベースファイルに含まれていても構わな
い。何故なら、図９で示した遅延更新や、図１１で示し
たシャドウページの取消し処理によって、そのようなペ
ージについては、カレントページとシャドウページの内
容が一致することが保証されているからである。従っ
て、そのようなページのページマップデータ１３１０
は、初期設定されたページマップ１３００のページマッ
プデータの値のままで構わない。なお、システム障害発
生時点に実行中で、ページマップデータ６６の回復が必
要なトランザクションは、履歴情報８００の有無によっ
て判断される。これは、前述したログ先書きによって、
履歴情報が存在しなければ、当該トランザクションが処
理したページはデータベースファイルへ書き込まれてい
ないからである。以上により、ページマップは、システ
ム障害発生直前、かつ、前記トランザクションの実行直
前の状態に回復される（１３０６）。さらに、ページ管
理部は、ロールバック命令やシステム障害により取り消
されるトランザクションに応じて、ページマップを更新
する（１３０８）。これによって、ページマップは、シ
ステム障害発生直前の状態に回復される（１３１２）。

【００７４】つぎに、図１４を参照して、上記のように
システム障害が発生してＤＢＭＳが再起動されたときの
各部での処理の流れを説明する。システム障害が発生し
たあとで、ＤＢＭＳが再起動される（ステップ１４０
０）。システム再起動管理部３０３０は、今回の起動が
再起動であることを判別して、トランザクション管理部
３０２４とページ管理部３０２２０とに、再起動通知４
０４を行う（ステップ１４０２）。ページ管理部は、前
記再起動通知を受け取ると、ページマップ３０２２００
を初期設定する（ステップ１４０４）。一方、トランザ
クション管理部は、ジャーナル管理部３０２６を介し
て、ジャーナルファイル３０８が有する履歴情報８００
を検索し、履歴情報８００とページマップ３０２２００
とが一致するか否かを判断することにより、トランザク
ション回復、つまり、再実行や取消しが必要なトランザ
クションを調べる（ステップ１４０６）。つぎに、トラ
ンザクション管理部は、トランザクション回復管理部３
０２２６に、ステップ１４０６で調べたトランザクショ
ンに関するトランザクション回復命令を渡す（ステップ
１４０８）。トランザクション回復管理部は、前記トラ
ンザクションの履歴情報を取得して参照し、ページ回復
命令１５００を生成してページ管理部へ渡す。

【００７５】ここで、図１５を参照してページ回復命令
について説明する。本発明の実施例において、ページ回
復命令１５００は、システム障害回復およびメディア障
害回復のために用いられる。ページ回復命令は、当該命
令が再実行または取消しのいずれであるかを示すトラン
ザクション回復種別１５０２、当該命令が、システム障
害またはメディア障害のいずれに係るものであるかを示
す障害種別１５０４および履歴情報８００が有するデー
タを有する。トランザクション回復管理部は、トランザ
クション管理部からの指示によりトランザクション回復
種別１５０２と、履歴情報８００が有するデータのペー
ジマップデータ８００２、ページ識別子８００４、トラ
ンザクション識別子８００６および更新前データ８００
８／更新後データ８０１０を設定する。障害種別１５０
４は、例えば、再起動の指示があればシステム障害と判
断し、再起同されることなく回復処理をする場合にはメ
ディア障害と判断することができる。また、バックアッ
プ処理の指示などがあれば、メディア障害と判断するよ
うにしてもよい。

【００７６】さて、図１４に示すフローチャートの説明
に戻る。ページ管理部は、ページ回復命令１５００を受
け取ると、当該命令が示すページマップデータ８００２
に従って、ページマップデータを更新する（ステップ１
４１２）。例えば、図１３に示したように、トランザク
ションＴ２のページ４更新に関する更新前ジャーナル８
０２は、ページマップデータ８００２として「１」を有
する。従って、ページ４に対するページ回復命令のペー
ジマップデータ８００２によって、ページマップ３０２
２００のページマップデータ６６は、「１」に更新され
る。つぎに、ページ管理部は、前記ページ回復命令が取
消しかどうかを、トランザクション回復種別１５０２を
参照して、判断する（ステップ１４１４）。取消しでな
い、つまり、再実行ならば、バッファ管理部へ、ページ
マップが示すカレントページに対するトランザクション
の再実行を要求する（ステップ１４１６）。バッファ管
理部は、本発明の第１の実施例に示した処理と同様の処
理を行う。ステップ１４１４で、前記ページ回復命令が
取消しであるならば、ページ管理部が、当該ページのペ
ージマップデータを更新する（ステップ１４１８）。例
えば、トランザクションＴ２が処理を行ったページ４の
ページ回復命令は取消しであるから、ページ４のページ
マップデータを「０」に更新する。つぎに、ページ管理
部は、バッファ管理部へ、当該ページのシャドウページ
の取消し処理を要求する（ステップ１４２０）。ここ
で、前記シャドウページは、トランザクションＴ２実行
中のカレントページである。バッファ管理部は、本発明
の第２の実施例に示した処理と同様の処理を行う。

【００７７】以上のように処理することにより、システ
ム障害が発生した場合にも、データを回復し、シャドウ
ページとカレントページとの内容を同一にすることがで
きる。また、本実施例によれば、トランザクションが処
理を行ったページに対するページマップデータを履歴情
報に出力しておくことにより、システム障害が発生し
て、最新のページマップがメモリから失われた場合で
も、最新のページマップを回復して、トランザクション
の回復を正確に行うことができる。

【００７８】つぎに、図１６および図１７を用いて、本
発明の第４の実施例を説明する。本実施例は、メディア
障害が発生したときのＤＢＭＳの動作を示す。本実施例
では、ディスクｂ３４にメディア障害が発生し、データ
ベースファイルｂ３０６が破壊されたとする。先ず、図
１６を参照して、メディア障害が発生したときのページ
マップの扱いについて説明する。メディア障害が発生し
たとき、破壊されたデータベースファイルは、以降、使
用できなくなる。従って、ページマップ３０２２００
を、全てのページのカレントページが、正常な方のデー
タベースファイルに含まれることを示すようにしなけれ
ばならない。図１６においては、メディア障害発生直前
のページマップ１６００では、カレントページは、デー
タベースファイルａ３０４とデータベースファイルｂ３
０６との両方に存在するが、バックアップ命令がされた
ときなどのようにデータベースファイルｂのメディア障
害発生が検知されると（１６０４）、全てのページマッ
プデータ６６が正常なデータベースファイルを示すよう
にページマップを更新する。これにより、ページマップ
は、全てのページマップデータ６６は「０」となり、正
常なデータベースファイルａのみを示し（１６０２）、
ページ管理部は、全てのページ処理命令を、データベー
スファイルａに対して行うようになる。

【００７９】つぎに、図１７を参照して、メディア障害
が発生したときの処理の流れについて説明する。先ず、
ディスク状態管理部３０２３０が、データベースファイ
ルｂ３０６にメディア障害が発生したことを検知して、
ページ管理部３０２２０とトランザクション管理部３０
２４とに通知する（ステップ１７００）。ページ管理部
は、図１６に示したように、ページマップ３０２２００
の全てのページマップデータ６６が、データベースファ
イルａ３０４を示すように、前記ページマップの更新を
行う（ステップ１７０２）。つぎに、ページ管理部は、
バッファ管理部に実行中トランザクションが占有してい
るページに対する処理を停止するように要求する（ステ
ップ１７０４）。バッファ管理部は、前記要求を受ける
と、前記ページに係る処理を停止する（ステップ１７０
６）。以降、バッファ管理部は、占有しているページに
対するページ処理命令を受け取っても前記命令の実行を
ステップ１７２４まで保留する。なお、バッファ管理部
は、占有しているページ以外のページに対する処理を続
行できる。

【００８０】一方、トランザクション管理部は、メディ
ア障害発生を通知されると、本発明の第３の実施例にお
いて、図１において説明したステップ１４０６からステ
ップ１４１０の処理と同様の処理を行い、ページ回復命
令１５００を生成して、ページ管理部に渡す（ステップ
１７０８からステップ１７１２）。ここでのページ回復
命令は、障害種別１５０４がメディア障害であることを
示す以外は、第３の実施例と同様のものである。つぎ
に、ページ管理部は、前記ページ回復命令が示すページ
マップデータ８００２が、ページマップの示すページマ
ップデータ６６と異なるかどうかを判断する（ステップ
１７１４）。異なるならば、メディア障害発生時点のカ
レントページを有するデータベースファイルは、破壊さ
れたデータベースファイルであり、ステップ１７１４の
段階でのカレントページは、メディア障害発生時点には
シャドウページであったことになる。ここで、ページ管
理部は、前記ページ回復命令が再実行かどうかを判断す
る（ステップ１７１６）。再実行であるならば、バッフ
ァ管理部に前記ページ回復命令を渡して、カレントペー
ジへの再実行処理を要求する（ステップ１７１８）。ス
テップ１７１６で、前記ページ回復命令が、再実行でな
い、つまり、取消しならば、何もしないで終了する。ス
テップ１７１４で、ページマップデータ８００２とペー
ジマップデータ６６が異ならないならば、メディア障害
発生時点のカレントページを有するデータベースファイ
ルは、正常なデータベースファイルである。ここで、ペ
ージ管理部は、ページ回復命令が取消しかどうかを判断
する（ステップ１７２０）。取消しであるならば、バッ
ファ管理部に前記ページ回復命令を渡して、カレントペ
ージへの取消し処理を要求する（ステップ１７２２）。
ステップ１７２０で、前記ページ回復命令が取消しでな
い、つまり、再実行であるならば、前記ページ回復命令
の示す処理は、メディア障害の影響を受けずに正常に行
われているので、何もしないで終了する。ステップ１７
１８、および、ステップ１７２２の処理が終了すると、
バッファ管理部は、当該ページに対する処理を再開する
（ステップ１７２４）。ここで、ステップ１７０６によ
り、実行を保留されていたページ処理命令が実行され
る。

【００８１】以上のように処理することにより、メディ
ア障害が発生したときにも、データベースシステムを停
止することなく、データを回復することができる。

【００８２】以上の実施例に示したように、本発明によ
れば、複数のトランザクションを並行処理するＤＢＭＳ
において、トランザクションのロールバックやシステム
障害が発生したときのトランザクションの取消しを、ペ
ージマップの更新という安価な処理によって行うので、
ＤＢＭＳの通常処理の再開までの時間を削減できる。

【００８３】さらに、本発明によれば、トランザクショ
ンがコミットされた後、シャドウページに対する遅延更
新を行うので、トランザクションが処理を行っていない
ページのカレントページとシャドウページの内容が一致
することが保証される。これにより、メディア障害が発
生し、片方のデータベースファイルが破壊された場合で
も、ページマップの更新の後に、ＤＢＭＳの処理を続行
できる。

【００８４】

【効果】ページマップの更新だけで取消し処理を行うの
で、そのオーバヘッドを削減できる。また、履歴情報が
ページマップデータを持つので、システム障害が発生し
てもページマップを回復することができる。さらに、シ
ャドウページの遅延更新により、メディア障害が発生し
ても、ＤＢＭＳの処理を続行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する概念図。

【図２】従来技術の原理を説明する概念図。

【図３】本発明の実施例に用いるＤＢＭＳの機能構成
図。

【図４】本発明が適用されるページ二重化管理部の機能
構成図。

【図５】本発明の実施例に用いるデータベースの内容と
トランザクションの処理内容を示す説明図。

【図６】本発明の実施例に用いるトランザクションに対
してのページ二重化管理部の動作を示す説明図図。

【図７】本発明の実施例に用いるトランザクションに対
してのページ二重化管理部の動作を示す説明図図。

【図８】本発明の実施例に用いる履歴情報を説明する説
明図。

【図９】本発明の第１の実施例におけるページ二重化管
理部の動作を示す説明図。

【図１０】本発明の第１の実施例におけるＤＢＭＳの処
理の流れを示すフローチャート。

【図１１】本発明の第２の実施例におけるページ二重化
管理部の動作を示す説明図。

【図１２】本発明の第２の実施例におけるＤＢＭＳの処
理の流れを示すフローチャート。

【図１３】本発明の第３の実施例におけるページマップ
の回復処理の原理を示す説明図。

【図１４】本発明の第３の実施例におけるＤＢＭＳの処
理の流れを示すフローチャート。

【図１５】本発明の実施例に用いるページ回復命令を説
明する説明図。

【図１６】本発明の第４の実施例におけるページマップ
の扱いを示す説明図。

【図１７】本発明の第４の実施例におけるＤＢＭＳの処
理の流れを示すフローチャート。

【符号の説明】

３００・・・アプリケーションプログラムまたはユーザ、
３０２・・・データベース管理システム、３０４および３
０６・・・データベースファイル、３０２０・・・命令解析
部、３０２２・・・ページ二重化管理部、３０２４・・・トラ
ンザクション管理部、３０２６・・・ジャーナル管理部、
３０３０・・・システム再起動管理部、３０２２０・・・ペー
ジ管理部、３０２２００・・・ページマップ、３０２２２・
・・トランザクション投入管理部、３０２２２０・・・トラ
ンザクション投入管理テーブル、３０２２４・・・遅延更
新管理部、３０２２６・・・トランザクション回復管理
部、３０２２８・・・バッファ管理部、３０２２８０およ
び３０２２８２・・・バッファ、３０２３０・・・ディスク状
態管理部、６０・・・ページ、６２・・・ページ識別子、６６
・・・ページマップデータ、８００・・・履歴情報、８００２
・・・ページマップデータ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のトランザクションを処理する処理手
   段と、該処理手段における処理対象であるデータベース
   を記憶する二つの記憶手段とを備えるデータベース管理
   システムであって、 前記二つの記憶手段は、データベース中の固定領域であ
   るページ単位に、前記処理手段のトランザクションの処
   理時に参照され、前記ページに対する該トランザクショ
   ンの処理内容を格納するためのカレント領域もしくは該
   ページの前記トランザクション実行開始以前の内容を格
   納するシャドウ領域を備え、 前記二つの記憶手段のうち一方の記憶手段のページが、
   前記カレント領域を備えるときに、前記二つの記憶手段
   のうちの他方の記憶手段のページは、前記シャドウ領域
   を備え、 前記ページごとに、前記カレント領域が前記記憶手段の
   いずれに備えるかを示す管理情報を保持するページ管理
   手段と、 前記カレント領域を、該トランザクションの処理内容に
   従って更新する更新手段と、 前記トランザクションが正常終了したときに、前記シャ
   ドウ領域を、該トランザクションの処理内容に従って更
   新する遅延更新手段とを有することを特徴とするデータ
   ベース管理システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ページ管理手段
   は、前記トランザクションの取消しが発生したときに、
   該トランザクションが処理したページについて、前記シ
   ャドウ領域を前記カレント領域と定めるように、前記管
   理情報を更新することを特徴とするデータベース管理シ
   ステム。
3. 【請求項３】請求項２において、前記トランザクション
   の処理内容と、前記ページ管理手段の管理情報との履歴
   情報を管理する履歴情報管理手段をさらに有することを
   特徴とするデータベース管理システム。
4. 【請求項４】請求項３において、該データベース管理シ
   ステムに障害が発生し、前記ページ管理手段の管理情報
   が失われたときに、前記履歴情報管理手段の履歴情報を
   参照し、前記ページ管理手段上に前記管理情報を回復す
   る回復手段をさらに有することを特徴とするデータベー
   ス管理システム。
5. 【請求項５】請求項４において、トランザクションが異
   常終了したときに、前記カレント領域において前記トラ
   ンザクションの行った処理を取り消す取消し手段をさら
   に有することを特徴とするデータベース管理システム。
6. 【請求項６】請求項５において、前記二つの記憶手段の
   うちのいずれかに障害が発生したときに、前記ページ管
   理手段は、全てのページについて、前記カレント領域が
   正常な記憶手段に存在することを示すように前記管理情
   報を定めることを特徴とするデータベース管理システ
   ム。
7. 【請求項７】請求項６において、前記二つの記憶手段の
   うちいずれかに障害が発生したときに、前記履歴情報が
   有する管理情報と、前記ページ管理手段が保持する管理
   情報とが一致するか否かを比較し、比較結果に応じて前
   記トランザクションの再実行もしくは取消しを指示する
   比較手段をさらに有することを特徴とするデータベース
   管理システム。
8. 【請求項８】複数のトランザクションを処理する処理手
   段と、固定長領域のページ単位に該処理手段における処
   理対象であるデータベースを記憶する記憶手段とを備え
   るデータベース管理システムであって、 前記記憶手段は、前記処理手段のトランザクションの処
   理時に参照され、該トランザクションの処理内容に従っ
   てデータベースを更新するためのカレント領域と、該カ
   レント領域に対応し、前記トランザクション実行開始以
   前の内容を記憶しているシャドウ領域とを前記ページご
   とにそれぞれ備え、 前記領域に関する情報に基づいて前記ページごとに前記
   記憶手段を管理する管理手段と、 前記カレント領域において該トランザクションの処理内
   容を更新する更新手段と、 前記トランザクションが正常終了したときに、前記シャ
   ドウ領域において該トランザクションの処理内容に従っ
   てデータベースを更新する遅延更新手段とを有すること
   を特徴とするデータベース管理システム。