JPH0863479A - データベースシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一データに対する全件検索要求が頻繁に発
生するデータベースシステムに関し、外部記憶装置から
の読み込み頻度を低減することによって、検索処理のス
ループットの向上を図る。 【構成】 複数の処理装置からなる並列実行型のデータ
ベースシステムに、ディクショナリ管理部，バッファ管
理部，検索実行制御部を設ける。バッファ管理部は、外
部記憶装置からの新たなデータブロックの読み込みに伴
い、読み込み済のデータブロックを他の処理装置へ転送
する。ディクショナリ管理部は、一度読み込まれ、各処
理装置に転送されたデータブロックの所在を示すアドレ
ス情報の記録管理を行う。検索実行制御部は、上記アド
レス情報に基づき、各処理装置中のデータブロックを対
象として検索の実行制御を行う。これにより、外部記憶
装置からの読み込み頻度を低減させて、システムの全件
検索性能を向上させることができる。

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システムに
係り、特に、非定型検索（全件検索）が頻繁に発生する
場合に好適なデータベースシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のデータベースシステムにおいて
は、あるユーザからのデータ検索要求で全件検索が発生
すると、大容量の外部記憶装置内のデータベースを構成
するデータの先頭から順に処理装置内の主記憶上のデー
タバッファに読み込みが行われ、さらに連続して別のユ
ーザからのデータ検索要求で全件検索が発生すると、上
記と同様に外部記憶装置内のデータベースを構成するデ
ータの先頭から順に処理装置内の主記憶上のデータバッ
ファへの読み込みが行われる（アン イントロダクショ
ン トゥ データベース システムズ，シー ジェイ
デイト，アディソンウェズリー，1986，第45頁から第58
頁／An Introduction to Database Systems, C. J. Dat
e, ADDISON-WESLEY,1986,pp45-pp58）。すなわち、上記
データベースシステムでは、最初の全件検索でデータバ
ッファに読み込まれた先頭データが追い出された後に次
の全件検索が発生すると、主記憶上のデータバッファに
残った（先頭データのない）一部データを再利用するこ
とはできないので、もう一度すべてのデータを外部記憶
装置からデータバッファに読み込んでいる。

【０００３】また、従来からデータ検索に際して対象と
するデータに対して索引を作成することで検索範囲を絞
るなどの手法を用いているが、事前にどのような検索形
態が発生するのか不明な利用形態ではあらかじめ索引を
作成することが困難であり、結果的にすべてのデ−タを
読み込むことが必要となる。そこで、外部記憶装置から
データを読み込む際に先読みを行うことで見かけ上の検
索時間を短縮するといった手法も多用されている。さら
に、検索に伴う一連の処理を分割して複数の処理装置で
並列的に実行させることにより、各々の処理装置におけ
る負荷の軽減および均一化を図って全体的な検索処理の
性能を向上させる並列分散処理方法が、特開平３−４１
５５０号公報において提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、処理装置内
のデータバッファの容量は外部記憶装置の容量よりも小
さく、外部記憶装置からデータバッファに読み込まれた
データは、当該データの利用後にバッファメモリが満杯
になると捨てられてしまうので、同一のデータを別の検
索で再度利用する場合には、もう一度外部記憶装置から
当該デ−タを読み込まなければならない。このため、全
件検索が頻繁に発生するデータベースシステムでは、そ
の都度すべてのデータを外部記憶装置から読み込むこと
になり、これによって外部記憶装置からの読み込み頻度
が増大して検索処理のスループットが大幅に低下してし
まうという問題点があった。

【０００５】また、前述したデータの先読みや並列分散
処理などが行われる従来のデータベースシステムにおい
ても、多数のユーザからの検索要求によって全件検索が
頻繁に発生する場合には、上記と同様に外部記憶装置か
らのデータの読み込み頻度が増大して検索処理のスルー
プットが低下するとともに、並列処理中の複数の検索要
求が交錯すると外部記憶装置中の読み込み位置が大きく
変動し、外部記憶装置からの読み込み動作そのもののス
ループットが低下してしまうおそれがあるという問題点
があった。

【０００６】したがって本発明の目的は、上記の問題点
を解決して、全件検索が頻繁に発生する場合における外
部記憶装置からのデータの読み込み頻度を低減させると
ともに、同一のデータを対象とする異なる全件検索を並
列的に実行して、検索処理のスループットを向上させる
ことのできるデータベースシステムを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 (1) 上記の目的を達成するため、本発明のデータベース
システムは、外部記憶装置内のデータベースを対象とす
るデータ検索を、並列動作可能な複数の処理装置によっ
て行うデータベースシステムにおいて、データ検索に伴
ってデータベースから一度読み込まれた各々のデータブ
ロックについて、前記データブロックを保持するデータ
バッファを有する処理装置を特定するアドレス情報の記
録管理を行うディクショナリ管理部と、各々の処理装置
内のデータバッファの使用状況に応じて、所定の条件を
満たすデータブロックの他のデータバッファへの転送を
行うバッファ管理部と、前記ディクショナリ管理部にお
ける前記アドレス情報に基づいてデータ検索の実行制御
を行う検索実行制御部とを具備する構成としたものであ
る。

【０００８】(2) また、(1)の構成において、前記データ
検索は全件検索であり、前記バッファ管理部は、最初の
全件検索で外部記憶装置から読み込まれる複数のデータ
ブロックを、所定のブロック数ごとに各々の処理装置内
のデータバッファに転送し、前記検索実行制御部は、前
記ブロック数ごとに各々の処理装置内のデータバッファ
で保持されている前記データブロックを対象として、以
後の全件検索の実行制御を行うものである。

【０００９】(3) また、(2)の構成において、前記バッフ
ァ管理部による前記データブロックの転送先を、未使用
の処理装置内のデータバッファまたは指定された処理装
置内のデータバッファとするものである。

【００１０】

【作用】上記構成に基づく作用を説明する。

【００１１】本発明のデータベースシステムでは、外部
記憶装置内のデータベースを対象とするデータ検索を、
並列動作可能な複数の処理装置によって行うデータベー
スシステムにおいて、データ検索に伴ってデータベース
から一度読み込まれた各々のデータブロックについて、
前記データブロックを保持するデータバッファを有する
処理装置を特定するアドレス情報の記録管理を行うディ
クショナリ管理部と、各々の処理装置内のデータバッフ
ァの使用状況に応じて、所定の条件を満たすデータブロ
ックの他のデータバッファへの転送を行うバッファ管理
部と、前記ディクショナリ管理部における前記アドレス
情報に基づいてデータ検索の実行制御を行う検索実行制
御部とを具備する構成としたことにより、最初にデータ
検索の対象として外部記憶装置から読み込まれたデ−タ
ブロックは破棄されることなく別の処理装置内のデータ
バッファに転送され、二度目以降の当該データブロック
を対象とする検索要求に際しては、ディクショナリ管理
部に記録管理されているアドレス情報に基づき、いずれ
かの処理装置内のデータバッファに保持されている当該
デ−タブロックを再利用することが可能となる。

【００１２】すなわち、同一のデータを対象とする２回
目以降のデータ検索においては、アクセス速度の遅い
（１ＭＢ/sec程度）外部記憶装置から当該データを読み
込むことなく、アクセス速度の速い（１００ＭＢ/sec程
度）データバッファ中の当該データについてすぐに検索
処理を行うことができるので、特に、全件検索が頻繁に
発生する場合における外部記憶装置からのデータの読み
込み頻度を低減させて、検索処理のスループットを向上
させることができる。また、同一のデータを対象とする
異なる全件検索を並列的に実行して、検索処理のスルー
プットをさらに向上させることもできる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のデータベースシステムの実施
例を図１〜図６を用いて詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明のデータベースシステムの
全体構成の一例を示すブロック図である。同図中、デー
タベースシステムは、それぞれがデ−タの検索／更新処
理を実行するハードウェアである並列動作可能な複数の
処理装置１０２，各々の処理装置１０２を相互に結合し
てデータ転送を可能とする処理装置間高速通信路１１
２，大容量の磁気ディスク装置などの外部記憶装置内に
格納されているデ−タベ−ス１１１によって構成されて
いる。そして、処理装置１０２には、データベースシス
テムの基本構成要素として、ユ−ザからの検索要求など
を受付けるプログラムである検索／更新要求入力部１０
１，入力されたユーザからの検索要求を解析して全件検
索を行うべきか否かなどの具体的な検索処理内容を決定
する検索処理要求解析部１０３，決定された検索処理の
実行制御を行う検索実行制御部１０４，いずれの処理装
置１０２にどんなデータが保持されているかというアド
レス情報の記録管理を行うディクショナリ管理部１０
６，外部記憶装置内のデータベース１１１に対するアク
セス管理を行うデ−タベ−スアクセス制御部１０８，デ
ータベース１１１から読み込んだデータを保持する主記
憶装置上のデ−タバッファ１１０，デ−タバッファ１１
０の管理および他の処理装置１０２とのデータ転送制御
を行うバッファ管理部１０９などが設けられている。

【００１５】図２は、図１中のディクショナリ管理部の
詳細を示すブロック図である。同図中、ディクショナリ
管理部１０６には管理用の制御ブロック１０７が設けら
れており、データ管理ブロック２０１が管理する表名称
インデックス２０２により、先頭データブロックが保持
されているデータバッファ１１０を有する処理装置１０
２を特定する先頭データブロックアドレス２０３および
その他のデータブロックが保持されているデータバッフ
ァ１１０を有する処理装置１０２を特定する一般データ
ブロックアドレス２０４が各々の表ごとに記憶されてい
る。

【００１６】図３は、本発明のデータベースシステムの
具体的な適用例（データ分割型）を説明するブロック図
であり、複数の処理装置１０２のうちのいくつかの使用
目的が未定である（フローティング）構成において、最
初の全件検索でデータベース１１１を有する外部記憶装
置から必要なデータブロックを読み込む際に、当該外部
記憶装置が接続された処理装置１０２内のデータバッフ
ァ１１０が読み込まれたデータブロックで満杯になった
とき、データブロックを他の処理装置１０２内のデータ
バッファ１１０に転送することにより、２回目以降の全
件検索で他の処理装置１０２から所望のデータを取得す
ることを可能として、外部記憶装置からの読み込み頻度
の低減を図っている。

【００１７】非定型業務においては、検索条件に対応す
る索引が存在しない場合や、索引が存在してもその検索
条件では絞り込みが不可能な場合などが数多く発生す
る。そして、このような場合には、データベースに対す
る検索の方法としては、全件検索を行わざるを得ない。
すなわち、検索の条件が何も存在しない検索要求だけで
はなく、様々な検索条件が指定された検索要求であって
も（同一の検索要求に限らず）すべてのデータを対象と
して検索を行う必要が数多く発生する。

【００１８】図３においては、最初の全件検索要求に応
じて外部記憶装置から読み込まれたデータブロックのす
べてを各々の処理装置１０２内のデータバッファ１１０
に配置しておくことにより、後続する全件検索要求に対
して外部記憶装置からの読み込み動作をまったく行うこ
となく、全件検索を実行して要求に応じることができ
る。ここで、各々のデータブロックが配置されているデ
ータバッファ１１０を有する処理装置１０２を特定する
アドレス情報の記録管理を行うのが、別の処理装置１０
２に設けられているディクショナリ管理部１０６であ
る。すなわち、ユーザＡの全件検索要求３０１に応じて
全件検索が行われた後に、ユ−ザＢの全件検索要求３０
２が発生した場合には、ディクショナリ管理部１０６に
問い合わせることによって所望のデータが配置されてい
るデータバッファ１１０を有する処理装置１０２のすべ
てがわかるので、それらの処理装置１０２に対して並列
的に検索処理を実行させることで、全件検索を容易に行
うことができる。また、データブロックの更新に際して
は、転送されたデータブロック以外の別の領域を使用し
て更新が行われるので、同時に行われる他の全件検索に
対して何ら悪影響を与えることはない。なお、図３の例
では、ユ−ザＢの全件検索要求３０２に応じて複数の処
理装置ＰＢおよびＰＣ内のデータバッファ１１０に対し
て検索が行われ、ユーザＣの更新要求に応じてひとつの
処理装置ＰＡ内のデータバッファ１１０を用いて更新が
行われている。

【００１９】図４は、図３における処理の流れを示すフ
ローチャートである。同図中、全件検索処理を行う場合
には、ディクショナリ管理部１０６に対して問い合わせ
を行って、いずれかの処理装置１０２に所望のデ−タが
格納されているか否かを得る（ステップ４０１）。そし
て、所望のデータを有する処理装置１０２があった場合
にはステップ４１０に分岐し、該当する処理装置１０２
のすべてに対して同時に検索要求を発行することで全件
検索を行う。一方、いずれの処理装置１０２にも所望の
デ−タが格納されていない場合にはステップ４０２に分
岐し、外部記憶装置が接続されている処理装置１０２内
に解放してもよいデ−タバッファ１１０があるか否かを
判定する（“解放してもよいデ−タバッファ”とは、例
えば、現在実行中のいずれの検索処理にも参照されてい
ない別の表のデ−タなどが格納されているデータバッフ
ァ領域のことである。）。ステップ４０２で解放しても
よいデ−タバッファ１１０があると判定された場合に
は、外部記憶装置から当該デ−タバッファ１１０に所望
のデータを読み込み（ステップ４０３）、ディクショナ
リ管理部１０６を更新する（ステップ４０４）。また、
ステップ４０２で解放してもよいデ−タバッファ１１０
はないと判定された場合（すなわち、デ−タバッファ１
１０が満杯である場合）には、ステップ４０６に分岐し
てフローティングな（未使用の）他の処理装置１０２内
に解放してもよいデ−タバッファ１１０を見つけ、すで
に利用済みのデータを当該他の処理装置１０２内のデ−
タバッファ１１０に転送して追い出して（ステップ４０
７）から、ディクショナリ管理部１０６を更新する（ス
テップ４０８）。そして、転送によって空いた外部記憶
装置が接続されている処理装置１０２内のデータバッフ
ァ１１０に所望のデータを読み込む（ステップ４０
９）。以上のように、他の処理装置に対してデ−タバッ
ファがオ−バ−フロ−した場合や、一定時間ごとまたは
一定アクセス量ごとに、利用済みデータブロックの転送
や再利用を行うことができる。

【００２０】さらに、上記によれば、外部記憶装置が接
続されている処理装置１０２とは別の処理装置１０２に
よって検索が行われるので、全件検索に際して入出力に
用いられる各々の処理装置にかかる負荷を低減させるこ
とができる。また、このような処理装置の能力の支援を
目的として、他の処理装置の能力を有効に利用するため
に外部記憶装置が接続されている処理装置１０２内のデ
ータバッファ中のデータを転送して転送先の処理装置１
０２で検索を実行する場合においては、転送先の処理装
置１０２は参照専用に使用されるので排他制御の必要が
なく、参照性能を向上させることができる一方、更新処
理は転送元の（外部記憶装置が接続されている）処理装
置１０２のみで行われるので更新の影響を考慮して実行
中の全件検索を中断させる必要がない。

【００２１】図５は、本発明のデータベースシステムの
具体的な適用例（パイプライン型）を説明するブロック
図であり、データベース１１１を有する外部記憶装置か
ら読み込まれた後、現在実行中の全件検索による利用が
終わったデータブロックの各々について、指定された他
の処理装置１０２内の空きのあるデ−タバッファ１１０
へ順次転送してゆくことにより、２回目以降の全件検索
における当該データブロックの再利用を可能としてい
る。

【００２２】図５において、ユ−ザＡの全件検索要求３
０１に応じて、外部記憶装置内のデータベース１１１か
ら処理装置ＰＡのデータバッファ１１０に、データブロ
ック１，２の順序で読み込みを行う場合について考え
る。一般にデータバッファ１１０の容量は外部記憶装置
の容量よりも小さく、検索の終わったデータブロック１
を保持したままの状態で次のデータブロック２を読み込
むことはできないので、従来は利用済みのデータブロッ
ク１を捨てていた。これに対して、本適用例では利用済
みのデータブロック１を残り容量に余裕のあるデータバ
ッファ１１０を有する指定された別の処理装置１０２へ
転送することにより、外部記憶装置からの読み込みなし
で、次回のユーザＢの全件検索要求３０２に応じた検索
を行うことができる。一方、ユーザＣからの更新要求３
０３に対しては、上記によって他の処理装置１０２に転
送されたデータブロックとは別に、外部記憶装置が直接
接続されている処理装置１０２内のデータバッファ１１
０で更新処理を行う。これによって、更新処理が行われ
る処理装置とは異なる処理装置で複数の全件検索処理を
実行するとともに、外部記憶装置から順次読み込まれた
データブロックを別の処理装置１２０上で再利用するこ
とができる。

【００２３】図６は、図５における処理の流れを示すフ
ローチャートである。同図中、全件検索処理を行う場合
には、ディクショナリ管理部１０６に問い合わせを行っ
て、検索対象とするデータブロック群の先頭データブロ
ックが格納されているデータバッファ１１０を有する処
理装置１０２を特定するアドレス情報２０３を見つける
（ステップ６０１）。そして、先頭データブロックがあ
った場合には、当該先頭データブロックに対して検索を
行った後、次のデータブロックが流れてくるのを待つ
（ステップ６１１）。一方、検索対象の先頭データブロ
ックが格納されたデータバッファ１１０がいずれの処理
装置１０２にもなかった場合には、外部記憶装置に直接
接続されている処理装置１０２内のデータバッファ１１
０に空きがあるか否かを調べて（ステップ６０２）、空
きがあった場合には、外部記憶装置内のデータベース１
１１から当該データバッファ１１０に所望のデータブロ
ックを読み込み（ステップ６０３）、ディクショナリ管
理部１０６を更新して（ステップ６０４）から、読み込
まれたデータブロックを利用して検索を行う（ステップ
６０５）。また、ステップ６０２で空きがなかった場合
には、指定された次の処理装置１０２内のデータバッフ
ァ１１０に空きがあるか否かを調べ（ステップ６０
７）、空きがあればすでに利用済のデータブロックを転
送して（ステップ６０８）、ディクショナリ管理部１０
６を更新して（ステップ６０９）から、上記転送によっ
て空きの生じたデータバッファ１１０に外部記憶装置内
のデータベース１１１から次のデータブロックを読み込
み（ステップ６１０）、読み込まれたデータブロックを
利用して検索を行う（ステップ６０５）。ステップ６０
７で指定された次の処理装置１０２内のデータバッファ
１１０に空きがなかった場合には、さらに次に指定され
た処理装置１０２内のデータバッファ１１０内のデータ
を連鎖的に（トコロテンのように）追い出してから所望
のデータブロックを読み込み（ステップ６１２）、読み
込まれた当該データブロックを利用して検索を行う（ス
テップ６０５）。以上のように、他の処理装置に対して
デ−タバッファがオ−バ−フロ−した場合や、一定時間
ごとまたは一定アクセス量ごとに、利用済みデータブロ
ックの転送や再利用を行うことができる。

【００２４】さらに、データ分割型およびパイプライン
型のいずれの場合でも、十分な処理装置１０２を設ける
ことによって、外部記憶装置から読み込まれたすべての
データブロックを処理装置１０２内のデータバッファ１
１０に保持できるようにすれば、外部記憶媒体１１１へ
の入力要求をまったく行わずに全件検索を行うこともで
きる。そして、データブロックの更新処理については、
外部記憶装置が直接接続されている処理装置１０２内の
データバッファ１１０で実行され、更新されたデータブ
ロックは通常のデータ転送によって他の処理装置１０２
内のデータバッファ１１０に反映される。

【００２５】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明のデ
ータベースシステムによれば、外部記憶装置内のデータ
ベースを対象とするデータ検索を、並列動作可能な複数
の処理装置によって行うデータベースシステムにおい
て、データ検索に伴ってデータベースから一度読み込ま
れた各々のデータブロックについて、前記データブロッ
クを保持するデータバッファを有する処理装置を特定す
るアドレス情報の記録管理を行うディクショナリ管理部
と、各々の処理装置内のデータバッファの使用状況に応
じて、所定の条件を満たすデータブロックの他のデータ
バッファへの転送を行うバッファ管理部と、前記ディク
ショナリ管理部における前記アドレス情報に基づいてデ
ータ検索の実行制御を行う検索実行制御部とを具備する
構成としたことにより、最初にデータ検索の対象として
外部記憶装置から読み込まれたデ−タブロックは破棄さ
れることなく別の処理装置内のデータバッファに転送さ
れ、二度目以降の当該データブロックを対象とする検索
要求に際しては、ディクショナリ管理部に記録管理され
ているアドレス情報に基づき、いずれかの処理装置内の
データバッファに保持されている当該デ−タブロックを
再利用することが可能となる。

【００２６】すなわち、同一のデータを対象とする２回
目以降のデータ検索においては、アクセス速度の遅い
（１ＭＢ/sec程度）外部記憶装置から当該データを読み
込むことなく、アクセス速度の速い（１００ＭＢ/sec程
度）データバッファ中の当該データについてすぐに検索
処理を行うことができるので、特に、全件検索が頻繁に
発生する場合における外部記憶装置からのデータの読み
込み頻度を低減させて、検索処理のスループットを向上
させることができるという効果が得られる。また、同一
のデータを対象とする異なる全件検索を並列的に実行し
て、検索処理のスループットをさらに向上させることが
できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータベースシステムの全体構成の一
例を示すブロック図である。

【図２】図１中のディクショナリ管理部の詳細を示すブ
ロック図である。

【図３】本発明のデータベースシステムの具体的な適用
例（データ分割型）を説明するブロック図である。

【図４】図３における処理の流れを示すフローチャート
である。

【図５】本発明のデータベースシステムの具体的な適用
例（パイプライン型）を説明するブロック図である。

【図６】図５における処理の流れを示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１０１ 検索／更新要求入力部 １０２ 処理装置（ＣＰＵ） １０３ 検索処理要求解析部 １０４ 検索実行制御部 １０６ デイクショナリ管理部 １０７ 制御ブロック １０８ デ−タベ−スアクセス制御部 １０９ バッファ管理部 １１０ デ−タバッファ １１１ 外部記憶装置内のデ−タベ−ス １１２ 処理装置間高速転送路 ２０１ データ管理ブロック ２０２ 表名称インデックス ２０３ 先頭データブロックアドレス ２０４ 一般データブロックアドレス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部記憶装置内のデータベースを対象と
   するデータ検索を、並列動作可能な複数の処理装置によ
   って行うデータベースシステムにおいて、 データ検索に伴ってデータベースから一度読み込まれた
   各々のデータブロックについて、前記データブロックを
   保持するデータバッファを有する処理装置を特定するア
   ドレス情報の記録管理を行うディクショナリ管理部と、 各々の処理装置内のデータバッファの使用状況に応じ
   て、所定の条件を満たすデータブロックの他のデータバ
   ッファへの転送を行うバッファ管理部と、 前記ディクショナリ管理部における前記アドレス情報に
   基づいてデータ検索の実行制御を行う検索実行制御部と
   を具備する構成としたことを特徴とするデータベースシ
   ステム。
2. 【請求項２】 前記データ検索は全件検索であり、 前記バッファ管理部は、最初の全件検索で外部記憶装置
   から読み込まれる複数のデータブロックを、所定のブロ
   ック数ごとに各々の処理装置内のデータバッファに転送
   し、 前記検索実行制御部は、前記ブロック数ごとに各々の処
   理装置内のデータバッファで保持されている前記データ
   ブロックを対象として、以後の全件検索の実行制御を行
   うことを特徴とする請求項１記載のデータベースシステ
   ム。
3. 【請求項３】 前記バッファ管理部による前記データブ
   ロックの転送先を、未使用の処理装置内のデータバッフ
   ァまたは指定された処理装置内のデータバッファとする
   ことを特徴とする請求項２記載のデータベースシステ
   ム。