JPS61233849A - デ−タベ−ス排他制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は、並行動作するタスク間で共用される資源の排
他制御に係り、特に資源の持つデータの完全性を保証し
、データ操作の高応答性が要求されるデータベース管理
システムに好適なデータベース排他制御方法に関する。 〔発明の背景〕 計算機システムにおけるデータベース等のタスク間共用
データに対し、並行に動作する複数のタスクから同時に
更新したり、操作中のデータを参照したシすると、デー
タに矛盾や破壊が発生した＃）（データの完全性破壊）
、タスクの処理結果に誤りが生じたりする。 このため、従来のデータベース管理システムにおいては
、複数のタスクが、データベースあるいはその一部を同
時に操作しない様に制御する機構Ｃ排他制御機構）を備
えている。 一般的な排他制御方式としては、データベースあるいは
その一部（資源）をある１つのタスクに必要とされる期
間だけ占有（ロック）させ、占有中の資源に対する他の
タスクからの操作を、資源の解放（アンロック）が行わ
れるまで待念せる方式（ロッキング方式）がとられてい
る。 しかし、資源が複数になった場合、タスクが必要に応じ
顆次資源を占有してゆくと、タスク相互間で互いに相手
の占有している資源を占有しようとして、その資源が解
放されるのを待つ状態（デッドロック）が発生し、双方
のタスクとも動作不可能となることがある。 ゛このため、ロッキング方式を用いた排他制御を行うデ
ータベース管理システムでは、デッドロックに対処する
ための方式を排他制御機構の中に兼ね備えている。 従来のデッドロックの対処法としては、デッドロック発
生を何らかの方法で検知しその状態から回復する方法（
パックアウト方式）や、デッドロックを発生させない様
に資源の占有を一括して行う方法

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明においては、各々のタ
スクが資源を解放することなく順次資源の占有を行う際
の資源の占有順序において、任意の２つの資源の占有順
序関係が、２つのタスクが占有する共通の資源の組すべ
てについて同一であるならば、その２つのタスク間では
絶対にデッドロックが発生しないという事実Ｃ参考文献
：　Ｊ、　Ｗ。 ）（ａｖｅｎｄｅｒ　”　Ａｖｏｉｄｉｎｇ　１）ｅａ
ｄｌｏｃｋ　ｉｎＭｊｌｔｉｔａｓｋｉｎｇ　３ｙｓｔ
ｅｍｓ　ＩＢＭ　ＳｙｓｔｅｍｓＪｏｕｖｎａｌ　Ｖｏ
Ｌ　１７．４２　（１９６３））に着目しｔ０本発明で
は、以上の事実に基づき、従来、計算機システム上で管
理されていなかったタスクの資源に対する占有順序をす
べてのタスクについて予じめタスク実行時以前に定義さ
せ、定義された情報から、タスク実行時以前にデッドロ
ックの発生する可能性のあるタスクの組合せを抽出して
おき、タスク実行時に抽出した情報を参照し、デッドロ
ックの発生する可能性のあるタスクを同時に実行させな
い（一方のタスクだけに対して資源占有を認可する）よ
うにタスクの実行を制御することにより、タスクが実行
時に必要となる資源を順次占有しても、タスク間でデッ
ドロックを発生させることなくデータベースの排他制御
を自動的に実施することを特徴とする。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例につき詳述する。 第１図は、本発明を適用する計算機システムの概略説明
図である。 計算機システムは、タスク実行時以前に、ユーザから与
えられたタスク毎の資源の使用順序情報１を資源占有順
序テーブル２に登録し、登録された情報からデッドロッ
ク回避情報テーブル４を生成する前処理機構３と、タス
ク実行時にデッドロック回避情報テーブル４を参照し、
タスクの実行を制御する実行制御機構５を具備する。 タスク毎の資源の使用順序情報１は、タスクが資源をす
べて解放することなく次々と占有の行っていく際の順序
の可能性を示している。順序は資源使用の順−序規定（
即ち資源Ａの次に資源Ｂを使用する可能性があることの
規定）及び選択規定（即ち資源人または資源Ｂのどちら
か一方を使用する可能性があることの規定）の組合せで
表現し、資源の使用順序がタスクの実行順序によりー意
に決まらない場合においても選択規定を用いて表現でき
る。また順序規定においても使用順序の可能性を規定し
ているだけであシ、使用順序の定義中に含まれる資源す
べてを使用しなくとも良い。（即ち資源Ａ、Ｂの頭で使
用するという順序規定を行ったタスクは、人だけ及びＢ
だけを個々に使用しても良い。但し、Ａ、Ｂの両方を同
時に使用する場合は、人を先に使用しなくてはならない
。）前処理機構３中の定義機構３１は、以上水した資源
便用順序情報１を読みこみ、タスク毎に、資源占有順序
テーブル２上に展開する。 第２図は、資源占有順序テーブル２の概略説明図である
。資源占有順序テーブル２は、タスク毎に定義された資
源使用順序を定義情報に従って格納するテーブルである
。テーブル中において順序規定と選択規定はそれぞれの
ポインタを用いて表現する。第２図におけるタスク識別
子が５であるタスクは、資源Ｃ，Ａ、Ｂを占有する可能
性があシ、資源Ｃを占有時には、Ｃを解放することなし
にＡまたはＢのどちらか一方を占有する可能性がある。 一方、前処理機構３中のテーブル・ジェネレータ３２は
資源占有順序テーブル２を参照し、タスク毎の資源占有
順序のつき合わせを行う。つきあわせは以下の手順に従
う。 （１）タスクに対する資源占有順序に含まれるすべての
２つの資源の組について、順序規定があるかをチェック
し、その組を抽出する。 （２）抽出された資源の組が、他のタスク識別子に対す
る占有順序中に同一の組が存在しているかをチェックし
、存在している場合には、順序関係を調べ、１つでも異
なる場合には、デッドロック回避情報テーブル４中の調
査中タスク識別子に対して、デッドロック発生可能性の
あるタスク識別子として登録する。 （３）以上の操作をすべてのタスク識別子の組に対して
行う。 ＄３図は、デッドロック回避テーブル４の概略説明図で
ある。デッドロック回避情報テーブル４は上記手順に従
って生成された情報を格納する。 上記手順に従って生成された情報は、タスク毎に、デッ
ドロックの発生し得るタスクのタスク識別子である。本
発明においては、以上述べ九デッドロック回避情報テー
ブル４の生成までを、タスク実行時以前（オフライン時
）Ｋ行う。 以下、テーブル・ジェネレータ３２の動作手屓を実施例
に則して説明する。 第２図においてタスク識別子が１であるタスクの資源占
有順序は資源Ａ１資源Ｂの順序規定である。この資源の
組（資源Ａ、Ｂ）は他の４つのタスクすべてである。そ
のうち順序規定されているものはタスク識別子が２．３
及び４のタスクである。資源Ａ、Ｂの順序関係をみると
、タスク識別子が２．３のものについては、タスク識別
子が１のものと同一順序である。一方、タスク識別子が
４のタスクは、逆順となっておりタスク識別子１のタス
ク（タスク識別子２．３のタスクも同様）と同時に実行
するとデッドロックが発生する可能性がある。このため
、デッドロック回避情報テーブル４のタスク識別子が１
であるものに対して、タスク識別子が４であることを登
録する。 第４図は、本実施例で以下説明する実行制御を行わずに
、タスク識別子が１と４のものを同時実行させた場合の
例であシ、例示したタイミングで双方のタスクが起動さ
れるとタスク双方が待ちと彦り、デッドロック状態とな
る。 一方、第５図は、同一占有順序であるタスク（タスク識
別子が１と３のタスク）を同時実行した場合の例であυ
、この場合においては、どの様なタイミングでタスクが
実行されようとも、デッドロックが発生しないことは明
らかである。 以上説明し九様に、タスク毎に資源使用順序を予じめ定
義させることにより、タスク実行時以前に、どのタスク
の組合せが、タスク相互間のデッドロックを発生させる
可能性があるかを調べることが可能となり、その結果を
テーブル上に出力しておくことにより、タスク実行時の
デッドロック回避のためのオーバヘッドを極小化できる
ようになる。 以下、タスク実行時における排他制御実施方法の一実施
例につき詳述する。 第６図は、実行制御機構５をさらに詳細化した説明図で
ある。 実行制御機構５は、起動要求のあったタスクのタスク識
別子を保持するタスク・キュー８からタスク識別子を読
み取り、デッドロック回避情報テーブル４及びタスクの
実行状態を管理するタスク状態テーブル９を参照し、タ
スク識別子に対応するタスクの起動７を実施するタスク
管理機構（タスク・ディスパッチャ）１０と、タスク６
かもの資源占有要求１１により、資源１２毎の資源管理
テーブル１３を参照し、資源１２の占有・解放を実施す
る資源管理機構１４とから構成され、タスクの実行制御
を実施する制御機構である。 以下、実行制御機構５におけるタスク実行制御手順の一
実施例につき詳述する。 第７図は、タスク管理機構１０におけるタスク起動要求
時の処理フローである。 タスク６に対して起動要求を行う場合、タスク識別子を
タスク・キュー８に登録し、タスク制御機構１０に対′
して通報する。タスク制御機構１０は、タスク・キュー
８からタスク識別子を読み出し、デッドロック回避情報
テーブル参照し、デッドロックの発生可能性のあるタス
ク識別子（同時実行不可なタスクの識別子）群を取り出
す。さらに同時実行不可であるタスクの識別子で示され
るタスクが現在勤作中であるか否かをタスク状態テーブ
ル９を参照することにより検索する。タスク状態テーブ
ル９はタスク毎に、タスクが実行中であるか否かの情報
を保持するテーブルである。タスク管理機構１０は、検
索結果に基づき、同時実行不可のタスクが１つでも実行
中である場合（起動要求のあったタスクの起動により、
デッドロック発生のおそれがある場合）には、起動要求
された夕、スクの識別子を再びタスク・キューに登録す
る。このことにより、デッドロックの発生可能性のある
タスクの起動次にタスク制御機構に通報力。 あるまで遅延される。 一方、同時実行不可のタスクが１つも存在しない場合及
び、同時実行不可のタスクが１つも実行中でない場合は
、タスク状態テーブル中の起動要求のあったタスクに対
する動作情報を実行中であるように更新し、Ｏ８に対し
て、タスク識別子に対応するタスクの起動要求を行い、
タスクを起動させる。タスク管理機構１０は、上記の処
理を、タスク・キュー８中に登録されているすべてのタ
スク（タスク識別子）について行う。 一方、タスク６はタスク一連の処理が終了すると（異常
終了を含む）タスク管理機構１０にタスク識別を渡たし
、終了通報を行う。タスク管理機構１０は、タスク状態
テーブル９中の終了タスクの動作情報を停止中である様
に更新する。さらに、タスクの終了によって、起動待ち
となっているタスク群が、実行可能となる場合があるた
め、起動要求時と同一の処理（第７図参照］を実施する
。 以上説明した様に、タスク管理機構１０は、デッドロッ
クを発生させる可能性のあるタスクを同時に実行させな
いように制御するため、タスク間のデッドロック発生は
タスクが順次資源を占有してゆくにもかかわらず完全に
回避できる。 一方、起動され実行中のタスクは、資源の使用開始時点
（例えばファイルの０ＰＥＮ処理の実行時点）において
、資源管理機構１４に対し、タスク識別子と使用対象と
なる資源の識別子を渡たし、資源占有要求を行なう。 これに対して資源管理機構１４は、資源識別子に対応す
る資源が他のタスクにより占有中か否かを調べる几めに
、資源占有情報テーブル１３を参照する。資源占有情報
テーブル１３は、個々の資源が占有中か否かの情報と占
有タスクの識別子（占有中の場合のみ１を格納している
。資源管理機構１４は、参照結果よシ占有要求を出した
タスク以外か占有中の場合、占有要求を出し文タスクを
資源が解放されるまで待ちとする。占有中でない場合ま
ｔは、占有要求を出したタスクが以前より占有している
場合には、資源占有情報テーブル１３中の対象資源の占
有情報を占有中であると更新し、占有要求を出したタス
クの占有を認可する。 一方、タスクは、資源の使用終了時点（例えばファイル
のＣＬ０８Ｂ処理実行時点）において、資源管理機構１
４に対し、タスク識別子と使用終了する資源の識別子を
渡たし、資源解放要求を行う。 これに対し、資源管理機構１４は、資源占有テーブル１
３中の該当する資源の占有状態情報を解放状態とし資源
の解放待ちとなっているタスクを待ち状態から実行可能
状態へ回復する。このことにより、１つの資源に対する
複数タスクからの同時操作を排除し、データベース中の
データの完全性破壊を防止できる。 以上説明しπ様に、実行制御機構５として、デッドロッ
ク回避管理テーブル４、タスク状態テーブル９及びタス
ク管理機構１０を具備し、デッドロックの発生可能性の
あるタスクの起動を遅らせるととにより、ロッキング方
式におけるデッドロック発生を回避できる。 また、デッドロックが回避されるため、資源の使用開始
要求、使用終了要求時に、使用する資源だけを占有・解
放すれば良く（一括ロツク方式のような使用開始に先立
ち、以降で使用する資源を明示的に与えてもらう必要が
なくなるため、）、プログラム作成時に、ユーザ資源に
対する占有・解放を意識しなくて良いようＫなる。 第８図は、従来の一括ロツク方式と、本発明による方式
とのタスクの資源占有期間の差異を示しｔものである。 本発明を適用すると、タスクの資源占有期間が明らか−
短かくなり、タスクが資源の解放を待つ確率が下がり、
並行処理性の向上が図れる。 また、パックアウト方式と比較しても、デッドロックを
発生させないという前提から、デッドロックからの回復
処理時間を必要としない九め、タスクの応答性が著しく
損われることはない。尚、本実施例においては、定義し
た使用順序に従いタスクが資源を使用することを前提に
説明しｔが、タスクが、定義を侵して資源を使用する可
能性がある場合においては、資源管理装置１４にて、占
有を行う際に、資源占有順序を資源占有順序テーブルを
参照し使用順序のチェックが可能であり、誤った使用順
序にて動作するタスクを排除することは可能であること
は明らかである。また資源に対する占有をタスク間で排
他的に行う排他ロック方式につき説明したが、検索のみ
行う複数のタスクに限り、同時に資源を占有できる共用
ロック方式を可能とした場合においても、定義する資源
占有順序中にロックモード（排他〆共用）を定義させ、
デッドロック発生可能性のあるタスクを決める際に、双
方とも共用ロック・モードであれば待ちが発生しないこ
とを判定条件に付加することにより、並行処理性の高い
排他制御が実現できることは容易に類推可能である。 〔発明の効果〕 以上説明した様に、本発明のデータベース排他制御方法
及び装置を用いると、デッドロックを発生させることな
く排他制御を実施し、また、タスクが実行時に必要とな
る最小限の資源だけを占有するため、タスク応答性低下
、並行処理性の低下を最小限に抑えることが可能となる
。 一方、自動的に排他制御を実施するため、ユーザが明示
的に資源占有・解放を行う必要がなく、プログラムの生
産性・信頼性が向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する計算機システムの説明図、第
２図は資源占有順序テーブルの概略説明図、第３図はデ
ッドロック回避情報テーブルの概略説明図、第４図はデ
ッドロック発生例を示す説明図、第５図はデッドロック
の発生しない例を示す説明図、第６図は実行制御機構の
構成図、第７図はタスク管理機構の概略処理フロー図、
第８図は従来方式との比較例を示す図である。 １・・・タスク毎の資源使用順序情報、２・・・資源占
有順序テーブル、３・・・前処理機構（３Ｋ・・・定義
機構、３２・・・テーブルジェネレータ）、４・・・デ
ッドロック回避情報テーブル、５・・・実行制御機構、
６・・・タスク（群）、７・・・起動、８・・・タスク
・キュー、９・・・タスク状態テーブル、１０・・・タ
スク管理機構、１１・・・資源占有要求、１２・・・資
源（群）、１３・・・資源管理テーブル、１４・・・資
源管理機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の資源により構成されるデータベースと前記デ
   ータベース中の資源を共用し、並行に動作する複数のタ
   スクとから構成される計算機システムにおいて、以下の
   手順により排他制御オーバヘッドを最小とした排他制御
   を実施することを特徴とするデータベース排他制御方法
   。 （１）タスク毎の資源に対する使用順序をタスク実行時
   以前に予じめ定義する。 （２）定義された情報からタスク相互間のデッドロック
   発生可能性の有無をタスク実行時以前に抽出する。 （３）タスクの起動要求の際に、抽出された情報に従つ
   て、デッドロック発生可能性のあるタスクを同時に実行
   させない様にタスクの起動を制御する。 （４）タスクからの資源占有要求に対し、資源を他のタ
   スクが使用中の場合、タスクを待ちにする。