JPH0713813B2 - データアクセス方法及びデータ処理システム - Google Patents

データアクセス方法及びデータ処理システム

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JPH0713813B2
JPH0713813B2 JP3085822A JP8582291A JPH0713813B2 JP H0713813 B2 JPH0713813 B2 JP H0713813B2 JP 3085822 A JP3085822 A JP 3085822A JP 8582291 A JP8582291 A JP 8582291A JP H0713813 B2 JPH0713813 B2 JP H0713813B2
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    • G—PHYSICS
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    • G06F16/23—Updating
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    • G06F16/2336—Pessimistic concurrency control approaches, e.g. locking or multiple versions without time stamps
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデータアクセス方法及び
データ処理システムに関し、特に時分割処理又は並列処
理プロセツサ環境においてデータ及びデータベースのレ
コードに対するアクセスを制御することによりデータ更
新及び読取り動作をするようにしたものに関する。
【０００２】多重稼動データ処理システムにおいては、
システムにおいて１つ以上の処理によつて共用されるデ
ータの一貫性がすべての時点において保持されることを
保証するように制御機能を用いる必要がある。この技術
は同時実行制御と呼ばれている。同時実行制御機能がな
い場合には、１つの処理の読取り実行中のデータについ
て、読取り処理開始後かつ読取り処理終了前などの間に
更新処理によつてデータが変更されるおそれがある。
【０００３】単一プロセツサ型のシステムの場合には、
このような現象はシステム動作が時分割の性質をもつて
いることに基づいて発生し得る。更新及び読取り処理の
ようなタスクは、システムの実行プログラムによつて短
かい時間幅に順次割り当てられ、当該時間幅の間に各タ
スクが仕事をセグメントに区分けして処理する。マルチ
プロセツサシステムの場合、特に各プロセツサによつて
共用されるメモリを含むようなシステムの場合には、異
なるプロセツサについての非同期に処理を実行しようと
する際に共用メモリをアクセスする場合に明らかな競合
が生ずる。かくしてデータの読取り処理が妨害されるこ
とにより読取られたデータが当該読取りを終了する前に
他の処理によつて変更されるようなおそれがある。
【０００４】この場合、読取りタスクは改変された（矛
盾した）データを受け取つたと同様の結果になる。例え
ば構造化データベースシステムの場合、同時実行制御は
通常更新及び読取り動作の間はデータレコードをロツク
するようになされている。ロツクは更新又は読取り処理
については承認される。他の処理についてはロツクがさ
れている間レコードに対してアクセスすることを拒絶さ
れる。もちろんデータ一貫性の問題は構造化データベー
スに限られるものではない。１つ以上の処理によつてア
クセスすることができるような形式のデータは、一般に
データの改変を受けて実際上同時実行制御機能を維持し
得ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、十分な程度に動
作してデータの一貫性を保証できるような同時実行制御
技術がある。このような技術の好適な例はハロルド・ロ
ーリン（Harold Lorin）著、「プレンテイス ホールブ
ツク」（Prentice-Hall book）、「ハードウエア及びソ
フトウエアの対応／実際上及び見かけ上の同時実行」
（PARALLELISM IN HARDWARE AND SOFTWARE: REAL ANDAP
PARENT CONCURRENCY ）によつて与えられている。しか
しながらこの種の技術はかなりの程度までシステムスル
ープツトを制限する。この制限は、ロツクを管理した
り、ロツクの実行時に生ずるデータのアクセス遅延や拒
絶をするために必要な経費によつて生ずる。新しい方法
を発見することによつて同時実行制御が必要な場合にシ
ステムのスループツトに対して生ずる影響をできるだけ
小さくすることが望ましい。本発明は以上の点を考慮し
てなされたもので、データ管理システムにおいてシステ
ムスループツトを増大させることができるような新しい
方法を提案しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、共用されるメモリに蓄積される各
データブロツクに対して２つの制御フイールドが結合さ
れる。自由形式のデータであれば制御フイールドは当該
データを取り込む。データベースレコードのような構造
化されたデータについては、制御フイールドは結合され
ているレコードのデータフイールドに対して、相対的に
どのような位置にでも配設され得る。共用メモリ内のデ
ータが変更される前に、現在値とは異なる値が共用メモ
リの制御フイールドの１つに書き込まれ、これにより共
用メモリの制御フイールドは同一値を含むことになる。
続いて共用メモリデータは更新される。従つて他の共用
メモリ制御フイールドは新しい値に更新され、その結果
共用メモリ制御フイールドの値を再度同一にする。読取
り動作の間当該データ及び制御フイールドはプライベー
ト記憶装置にコピーされる。プライベートメモリの制御
フイールド値は共用メモリからコピーされた後比較され
る。値が等しい場合プライベート記憶装置内の当該デー
タには矛盾がないと考えられる。等しくない場合にはデ
ータが更新処理されたと考えられる。この場合読取り処
理はデータを無視し、その後読取り動作を繰り返す。
【０００７】
【作用】本発明は単一プロセツサ環境及びマルチプロセ
ツサ環境のいずれについても実用性があり、異なる処理
動作をしている複数のプロセツサ又はマイクロプロセツ
サが共通のメモリを共用アクセスするようなタイプに結
合されたシステムを含むような場合に適用できる。従来
の場合に必要とされるより短かい期間の間データブロツ
クをロツクするだけで良いので、システムのスループツ
トは従来の場合と比較して一段と拡大される。
【０００８】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【０００９】図１は本発明を実現するために使用し得る
計算機システムを表わすアーキテクチヤを示す。本発明
による好適な実施例は「システム／３７０」（ＩＢＭの
商標）計算機システムアーキテクチヤ内に構成されてい
る。このアーキテクチヤ自体は知られているものであ
る。しかしながら本発明は実際上どのような計算システ
ムアーキテクチヤにも実現できる。
【００１０】図示するシステムは１つ又は複数のコンピ
ユータ１００−１〜１００−Ｎを有する。各コンピユー
タは多重処理動作をし得る１つの単一プロセツサを含む
ようにしても良く、又は多数の並列プロセツサによつて
構成するようにしても良い。各コンピユータ１００は主
メモリ１０２に対してアクセスすることによりデータを
共用アクセスする。これに加えて各コンピユータ１００
において処理動作をしている各プロセツサによつてプラ
イベート記憶装置を予約できる。このプライベート記憶
装置は主メモリ１０２内に設けられ、又は処理が実行さ
れているコンピユータ自身内に設けられている。各コン
ピユータ１００は時分割データバス１０４を介してチヤ
ンネルサブシステムコントローラ１０６に接続され、チ
ヤンネルサブシステムコントローラ１０６は順次チヤン
ネルパスを介し、さらにチヤンネルユニツト１０８を介
して入出力装置１１０に接続されている。入出力装置１
１０はプリンタ、デイスプレイ、他のシステムに接続す
るための通信コントローラなどを含んでいる。
【００１１】図２及び図３は更新処理及び読取り処理の
実施例を表わすフローチヤートを示しており、更新処理
及び読取り処理はそれぞれコンピユータ１００によつて
実行されると共に、読取り処理時主メモリ１０２から共
用されたデータの一貫性を保証するように動作する。当
該共用データについては、いかなる時点においてもただ
１つの更新処理だけがシステム上に存在することが許さ
れる。この唯一の更新処理はどのコンピユータ１００に
も存在し得、かつ所望に応じてその存在位置を時間の経
過に従つてコンピユータ間を移動し得る。しかしながら
当該共用データを読取るために多くの処理が同時に各コ
ンピユータ１００に存在することもあり得る。
【００１２】更新タスクは図２の更新処理手順Ｒ１にお
いて開始する。標準的な更新処理は当該更新処理を呼ぶ
アプリケーシヨンによつていくつかの基準を与えられ
る。基準は共用メモリに当該データを配置するために用
いられる。かかる基準は例えば共用メモリ内のデータに
ついての全体的又は相対的開始アドレスを用いることが
でき、又はマツチングを取るために共用データをサーチ
するサーチストリングを用い得る。どの場合においても
ステツプ２００において当該データブロツクがそれ自体
従来の方法によつて共用メモリ内に配置する。次に配置
されたデータブロツクは共用メモリから更新処理に割り
当てられたプライベート記憶装置にコピーされる。この
動作は図４及び図５において、構造化データベースレコ
ード及び非構造化データとしてそれぞれ図示されてい
る。いずれの場合においても２つの制御フイールド、す
なわち制御フイールド１及び制御フイールド２がデータ
ブロツクに結合されている。非構造化データブロツク
（すなわち可変長データブロツク）について、制御フイ
ールドがデータブロツク（図４の共用部分によつて表わ
されている）を包含している。レコード（すなわち固定
サイズのブロツク）に対して、例えば構造化されたデー
タベースが組み合わされており、制御フイールドは所望
に応じて当該データを包含するようにしたり、しないよ
うにしたりしても良い。
【００１３】図４は固定長のデータフイールド４０４が
制御フイールド２には包含されていない場合を図示して
いる。制御フイールド１及び制御フイールド２の相対的
な値は読取り処理によつて共用データをアクセス制御す
るために用いられる。通常これら２つの制御フイールド
の値は等しくなされ、これにより制御フイールドに割り
当てられた共用データが矛盾がない状態にあると考えて
良いことを意味するようになされている。制御フイール
ドの値が等しくないときこれは共用データが更新されて
おりかつ矛盾があり得ることを意味している。
【００１４】ステツプ２００において共用メモリ内にデ
ータが発見されると、ステツプ２０２においてデータ及
び２つの制御フイールドがプライベート記憶装置にコピ
ーされ、これにより図４において符号４００によつて示
しかつ図５において符号５００によつて示すように、更
新処理の際にプライベート記憶装置が１つだけ用いられ
る。更新処理は必要に応じてプライベート記憶装置４０
２又は５０２に格納されているデータを変更し、これに
対して他の処理はプライベート記憶装置４０２又は５０
２に対するアクセスをしないようになされている。共用
メモリ内に収納されている対応するデータは矛盾がない
状態に維持されており、この事実によつて共用メモリ内
の制御フイールド１及び制御フイールド２の値がプライ
ベートデータが更新された場合にも等しい値を維持する
ようになされていることを表わしている。かくして本発
明によれば、共用データが更新されている時でもアクセ
スされるデータをロツクするための費用を必要とするこ
となく、多重読取り処理が共用データをアクセスし得
る。
【００１５】この点について図３における読取り動作を
簡単に述べることにより本発明の動作をさらに明確に説
明する。上述の更新処理時のプライベート記憶装置内の
データが変更されている場合を考えると、現在更新され
つつあるデータと同じデータの読取りが開始される。こ
の動作により図３の読取り処理手順Ｒ２に入る。更新動
作について上述したと同様にしてステツプ３００は読取
るべきデータをプライベート記憶装置に配置する。ステ
ツプ３０２には当該データ及び制御フイールドを共用メ
モリから実行している特定の読取り処理だけに結合され
たプライベート記憶装置にコピーする。ステツプ３０４
は読取り処理のプライベート記憶装置に現在記憶されて
いる制御フイールド１及び制御フイールド２の値を比較
する。これらの値が等しい時（ステツプ３０６）、プラ
イベート記憶装置に記憶されている当該データは矛盾な
く改変されていない状態にあると考えられ、ステツプ３
０８はこのデータをプライベート記憶装置から読取りデ
ータ源に戻す。プライベート記憶装置にある制御フイー
ルド１及び制御フイールド２の値が相違する時、当該デ
ータが矛盾するので読取りは否認される。この場合読取
り処理は後に読取りを処理するように処理される。この
処理は図３のステツプ３１０においてステツプ３１０か
らステツプ３１２に入るループによつて示されている。
この動作は制御フイールド１及び制御フイールド２が等
しくなるまで繰り返す再試行ループを形成する。実際上
読取りループが続いている間最終的にタスクを時分割す
ることによつて図２の更新処理がなされることにより当
該更新タスクを完了することになることを許すようにな
されていることにより、このようなループは最後に形成
される。しかしながら良好な選択はステツプ３１０にお
いて制御プログラムを実行しているシステムからステツ
プ３１２に遅れてエントリするように予定し、続いてス
テツプ３１０において実行に抜け出すことである。この
ような動作は全体として従来の通りであるので詳細説明
を省略する。
【００１６】図２の更新処理に戻つて、上述のようにプ
ライベート記憶装置において更新されたデータを、共用
データが再記録されている間にデータを改変するような
他の読取りの可能性を生じさせることなく共用メモリと
して機能する主メモリ１０２に安全に戻す方法について
考える。プライベート記憶装置のデータがステツプ２０
４において変更されると、ステツプ２０６がプライベー
ト記憶装置の制御フイールドの値を新たに等しい状態に
セツトする。もちろんこの動作はプライベートデータが
変更される前に実行される。望ましくは制御フイールド
の新しい値は極端に早く繰り返すことがないように選定
される。好適な実施例の場合、システムクロツクのうち
適当な数の最下位ビツトが制御フイールドを更新するた
めに用いられる。次にステツプ２０８においてプライベ
ート記憶装置の制御フイールド１の値が共用メモリの制
御フイールド１にコピーされる。この時点において共用
メモリの制御フイールド１及び制御フイールド２の値は
互いに相違している。今同じデータを読取ることによつ
て更新処理がインタラプトが生じた場合には、共用制御
フイールドが等しくなるまでステツプ３０６及び３１０
における読取りが拒絶される。ここで共用メモリのデー
タは当該共用メモリの制御フイールドが異なる値を包含
している間ステツプ２１０において更新される。共用メ
モリのデータが矛盾がない状態に完全に更新された時、
ステツプ２１２がプライベート記憶装置の制御フイール
ド２の値を共用メモリ制御フイールド２にコピーする。
この動作は共用メモリの制御フイールド２に対する書き
込みが完了する前にインタラプトが生ずるおそれなく実
行されなければならない。多くのコンピユータシステム
はコンピユータの命令が終了しかつ次の命令が開始する
前の期間を除いてインタラプトを許さないように構成さ
れている。共用メモリの制御フイールド２の更新はこの
種のシステムにおいては問題がない。命令が何らか処理
の実行を指定している間インタラプトを許容するような
形式のコンピユータシステムは、一時的にインタラプト
することが望ましい。「システム／３７０」アーキテク
チヤの場合、ブロツク同時実行データ移動命令は共用メ
モリ制御フイールド２を更新するために用いられる。こ
の命令は移動が完了するまでインタラプトを禁止する。
【００１７】この時点において更新処理が終了する。共
用メモリデータは矛盾がなく、かつ共用メモリ制御フイ
ールドは同一の新しい値を包含する。続いて次のデータ
読取りがステツプ２０６において与えられる。上述の構
成は単に本発明の応用例を示したものであり、また他の
構成が本発明の特徴から逸脱することなく考案すること
ができるものである。例えば本発明は単一のデータ更新
処理について述べたが、本発明はこれに制限されない。
例えば更新処理によつて観察されかつ読取り処理によつ
て無視されるような従来のデータロツク手法を用いるこ
とよつて多重更新処理ができるようにし得る。
【００１８】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、共用メモ
リ内にデータブロツクに結合される２つの制御フイール
ドを設け、データブロツクに変更が生じたときその前及
び後の値を当該２つの制御フイールドに記憶できるよう
に制御すると共に、２つの制御フイールドのデータをプ
ライベート記憶装置にコピーして当該コピーした値が等
しいか否かによつてデータブロツクの改変の有無を判断
するようにしたことにより、簡易な構成によつてデータ
の一貫性を確実に保証できるようなデータアクセス方法
及びデータ処理システムを容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するにつき好適なコンピユータシ
ステムを概略的に示すブロツク図である。
【図２】データブロツクを更新処理するための更新処理
手順を示すフローチヤートである。
【図３】データブロツクを読取り処理する読取り処理手
順を示すフローチヤートである。
【図４】構造的固定長データブロツク及びプライベート
記憶装置を示し、好適な実施例において更新及び読取り
動作をしている間に構造的固定長データブロツクをプラ
イベート記憶装置にコピーするようにした構成を示す略
線図である。
【図５】非構造的固定長データブロツク及びプライベー
ト記憶装置を示すもので、好適な実施例における更新及
び読取り動作の間に非構造的固定長データブロツクをプ
ライベート記憶装置にコピーするような構成を示す略線
図である。
【符号の説明】
１００−１〜１００−Ｎ……コンピユータ、１０２……
主メモリ、１０６……チヤンネルサブシステムコントロ
ーラ、１０８……チヤンネルユニツト、１１０……入出
力装置、４０２、５０２……プライベート記憶装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グラハム・ポール・ベイト アメリカ合衆国、メリーランド州20878、 ゲイザーズバーグ、ハイデン・ブローク・ テラス 12176番地

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１組の共用データに対して１つ又は複数の
    データ更新処理を実行するデータ処理システムについ
    て、１つ又は複数のデータ読取り処理によつて矛盾がな
    い１組のデータをアクセスするよう保証するデータアク
    セス方法において、更新動作をする際に、共用メモリに
    おいて現在値とは異なる値に更新すべきブロツクデータ
    に結合された第１及び第２の制御フイールドのうち、第
    １の制御フイールドを設定するステツプと、上記データ
    ブロツクを更新するステツプと、上記共用メモリの上記
    第２の制御フイールドの値を上記第１の制御フイールド
    の値に設定するステツプとを具えると共に、さらに、読
    取り動作をする際に、読取るべきブロツク及び当該ブロ
    ツクに結合された上記第１及び第２の制御フイールドを
    上記共用メモリからプライベート記憶装置にコピーする
    ステツプと、上記プライベート記憶装置の上記第１及び
    第２の制御フイールドの値が等しい場合に限つて上記プ
    ライベート記憶装置のブロツクデータを利用するステツ
    プとを具えることを特徴とするデータアクセス方法。
  2. 【請求項２】上記データブロツクを更新するステツプは
    さらに、上記データブロツクを上記共用メモリから上記
    プライベート記憶装置にコピーするステツプと、上記プ
    ライベート記憶装置のデータブロツクを更新するステツ
    プと、データブロツクを上記プライベート記憶装置から
    上記共用メモリにコピーするステツプとを具えることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のデータアクセ
    ス方法。
  3. 【請求項３】さらに、上記プライベート記憶装置内の制
    御フイールドの値が等しくないとき、読取り動作を繰り
    返すステツプを具えることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載のデータアクセス方法。
  4. 【請求項４】１組の共用データに対して１つ又は複数の
    データ更新処理を実行するデータ処理システムについ
    て、１つ又は複数のデータ読取り処理によつて矛盾がな
    い上記１組の共用データをアクセスするように保証する
    データアクセス方法において、更新動作をする際に、更
    新すべきデータブロツクと、上記データブロツクに結合
    されかつ等しい値を有する第１及び第２の制御フイール
    ドのうち、少なくとも１つの制御フイールドとをプライ
    ベート記憶装置にコピーするステツプと、上記プライベ
    ート記憶装置内のデータブロツクを更新し、かつ上記プ
    ライベート記憶装置の少なくとも１つの制御フイールド
    を共用メモリの制御フイールドの値とは異なる値に設定
    するステツプと、上記共用メモリ内の制御フイールドの
    １つの値を上記プライベート記憶装置内の少なくとも１
    つの制御フイールドの値に更新するステツプと、上記共
    用メモリのデータブロツクを更新するステツプと、上記
    共用メモリ内の残る制御フイールドの値を上記プライベ
    ート記憶装置内の少なくとも１つの制御フイールドの値
    に更新するステツプとを具えると共に、読取り動作をす
    る際に、データブロツクを上記共用メモリから上記プラ
    イベート記憶装置にコピーするステツプと、上記プライ
    ベート記憶装置内の第１及び第２の制御フイールドが等
    しい場合に限つて上記プライベート記憶装置からデータ
    ブロツクを利用するステツプとを具えることを特徴とす
    るデータアクセス方法。
  5. 【請求項５】さらに、上記プライベート記憶装置内の制
    御フイールドの値が等しくないとき読取り動作を繰り返
    すステツプを具えることを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項に記載のデータアクセス方法。
  6. 【請求項６】１組の共用データについて１つ又は複数の
    データ更新処理を実行するデータ処理システムについ
    て、１つ又は複数の読取り処理によつて矛盾がない当該
    １組のデータをアクセスするように保証するデータアク
    セス方法において、読取り又は更新すべきデータブロツ
    クと、当該データブロツクに結合された第１及び第２の
    制御フイールドとをプライベート記憶装置にコピーする
    ステツプを具えると共に、更新動作をする際に、上記プ
    ライベート記憶装置内のデータブロツクを更新しかつ上
    記プライベート記憶装置内の第１及び第２の制御フイー
    ルドを共用メモリ内の制御フイールドの値とは異なる値
    に設定するステツプと、上記共用メモリ内の制御フイー
    ルドの１つの値をプライベート記憶装置内の制御フイー
    ルドの１つの値に更新するステツプと、データブロツク
    を上記プライベート記憶装置から上記共用メモリにコピ
    ーするステツプと、上記共用メモリ内の残る制御フイー
    ルドの値を上記プライベート記憶装置内の残る制御フイ
    ールドの値に更新するステツプとを具えると共に、さら
    に読取り動作をする際に、上記プライベート記憶装置内
    の第１及び第２の制御フイールドの値が等しいときに限
    つて上記プライベート記憶装置からデータブロツクを利
    用するステツプとを具えることを特徴とするデータアク
    セス方法。
  7. 【請求項７】さらに、上記プライベート記憶装置内の制
    御フイールドの値が等しくないとき読取り動作を繰り返
    すステツプを具えることを特徴とする特許請求の範囲第
    ６項に記載のデータアクセス方法。
  8. 【請求項８】１つ又は複数のコンピユータと、当該１つ
    又は複数のコンピユータによつてアクセスし得る主メモ
    リとを有するデータ処理システムにおいて、上記コンピ
    ユータの１つに設けられ、上記主メモリ内の１組の共用
    データのデータブロツクについて順次更新を完了して行
    く更新完了手段と、上記１つ又は複数のコンピユータに
    設けられ上記共用メモリ内のデータブロツクを同時に読
    取る１つ又は複数の読取り手段とを具え、上記更新完了
    手段は、共用メモリにおいて更新されるべきデータブロ
    ツクに結合された第１及び第２の制御フイールドのうち
    第１の制御フイールドを現在値とは異なる値に設定する
    第１の手段と、その後更新された情報をデータブロツク
    に書く第２の手段と、その後上記共用メモリ内の第２の
    制御フイールドの値を第１の制御フイールドの値に設定
    する第３の手段とを具え、上記各読取り手段は、読取る
    べきブロツク及び当該ブロツクに結合された第１及び第
    ２の制御フイールドを上記共用メモリから当該読取り手
    段に結合されたプライベート記憶装置にコピーする第４
    の手段と、上記プライベート記憶装置の第１及び第２の
    制御フイールドの値が等しくなかつたとき上記プライベ
    ート記憶装置のデータブロツクを捨てる第５の手段とを
    具えることを特徴とするデータ処理システム。
  9. 【請求項９】上記第２の手段はさらに、データブロツク
    を上記共用メモリから上記プライベート記憶装置にコピ
    ーする第６の手段と、上記プライベート記憶装置内のデ
    ータブロツクを更新する第７の手段と、データブロツク
    を上記プライベート記憶装置から上記共用メモリにコピ
    ーする第８の手段とを具えることを特徴とする特許請求
    の範囲第８項に記載のデータ処理システム。
  10. 【請求項１０】読取り手段はさらに、上記プライベート
    記憶装置の制御フイールドの値が等しくないとき、読取
    り動作を繰り返す手段を具えることを特徴とする特許請
    求の範囲第８項に記載のデータ処理システム。
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