JP2013037456A - 条件検索データ保存方法、条件検索データベースクラスタシステム、ディスパッチャ、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】条件検索データベースクラスタシステムのディスパッチャは、各サーバに元ファイルのデータを保存する際に、その元ファイルに含まれるkeyおよびvalueそれぞれについて分解ファイルを作成し、keyの値に不連続および連続なハッシュ関数を適用して、サーバ位置を決定し、その決定したサーバそれぞれに元ファイルのデータを保存させる。また、ディスパッチャは、valueの値に不連続または連続なハッシュ関数を適用して、サーバ位置を決定し、そのサーバにvalueの値と元ファイルのkeyの値を保存させる。
【選択図】図5
Description
なお、範囲検索とは、keyが仮に自然数からなるuserIDであるとした場合に、1000<userID<2000のユーザを検索するような処理である。この処理は本質的に、文字列の前方部分一致、若しくは後方部分一致と同じ処理内容となる。
例えば、コンシステントハッシュを用いる場合には、keyの値を入力として順序関係を崩さない連続なハッシュ関数を使用せざるを得ない。もし、ここでmodulo演算等を含むような不連続関数を適用したとすると、検索対象がハッシュ値の全域になることは免れないため、局所性が排除されることになる。つまり、ある範囲にあるデータを検索するというそもそも局所性を必然とする処理に対して、データ配置自体が局所性を排除してしまっているので、枝刈り等の効率的な手段が介入できる余地のないことを示している。
まず、本実施形態に係る条件検索データベースクラスタシステム1に分散されて保存されるデータの概要について、図5を参照して説明する。
ここでは、図5に示すように、元ファイルのデータとして、keyが1つ(key:a0123)、valueの要素が2つ(value:Name,Location)のデータ形式を扱う場合を例に説明する。また、このデータ形式に対して、以下に示すように、(1)keyの完全一致、(2)keyの範囲検索、(3)valueの1番目の要素の範囲検索、(4)valueの2番目の要素の完全一致を実現可能とする、各サーバへの分解データの配置を決定する。
また、key若しくはvalueの要素の複製データを格納することにより、サーバの1つが故障した場合であっても、別のハッシュ関数を用いて、複製データにアクセスできるため、耐障害性も担保することができる。
次に、本実施形態に係る条件検索データベースクラスタシステム1について具体的に説明する。
図2に示すように、本条件検索データベースクラスタシステム1は、ロードバランサB(Balancer:各図において「B」と表記)と、複数のディスパッチャD(Dispatcher:各図において「D」と表記)と、複数のプロセッサP(Processor:各図において「P」と表記)と、複数のストレージS(Storage:各図において「S」と表記)とを含んで構成される。
次に、本実施形態に係るディスパッチャDについて詳細に説明する。
図3は、本実施形態に係るディスパッチャDの構成例を示す機能ブロック図である。
また、この入出力部20は、通信回線を介して情報の送受信を行う通信インタフェースと、不図示のキーボード等の入力手段やモニタ等の出力手段等との間で入出力を行う入出力インタフェースとから構成される。
そして、構文解析部12は、その解析結果を振り分け処理部13に引き渡す。
具体的には、保存情報管理部134は、ハッシュ値計算部133がデータの保存先となるサーバを決定すると、その決定した振り分け先となるサーバに、入力データ(クエリ)を情報送信部14を介して送信する。
また、保存情報管理部134は、各サーバから取得したkeyの値(key情報)に基づき、関数選択部132を介して、そのkey情報から元ファイルを保存したサーバを特定し、そのサーバからデータを取得する制御を行う。そして、保存情報管理部134は、データの取得要求を示す入力データ(クエリ)の場合に、各サーバから取得したデータを集合し、出力データとしてロードバランサBに送信する制御を行う。また、データの更新処理を行う場合に、その更新前のデータの複製を保存しているサーバから、その更新前の複製データを削除する等の制御を行う。
次に、本実施形態に係る条件検索データベースクラスタシステム1の各サーバに保存されるデータの保存方式について、図5および図6を参照して説明する。図5は保存データの冗長度M=2とした場合の例、図6は保存データの冗長度M=3とした場合の例を示している。
また、ディスパッチャDの関数選択部132において、それぞれのkeyおよびvalueのタグ毎に、検索に適した配置を実現するハッシュ関数を備えたハッシュ値計算部133が選択できるように設定されているものとする。また、keyおよびvalueのタグに対しては、複数の検索の種類によるハッシュ関数が定義される、つまり、複数のハッシュ値計算部133が選択されてもよいものである。
次に、本実施形態に係る条件検索データベースクラスタシステム1におけるデータ検索処理について、図7および図8を参照して説明する。まず、データ検索処理の概要について説明する。
このkeyの一致検索においては、keyの値による不連続なハッシュ関数による計算が実行され、図8の例ではサーバ「#0」が検索先として選択される。
このkeyの範囲検索においては、keyの値による連続なハッシュ関数による計算が実行され、図8の例ではサーバ「#1」が検索先として選択される。
valueのタグ要素の一致検索においては、保存先を決定する連続なハッシュ関数(hname)と、保存先を決定する不連続なハッシュ関数(hlocation)による計算がそれぞれ実行され、図8の例ではサーバ「#2」とサーバ「#3」とが検索先として選択される。
valueのタグ要素の範囲検索においては、(B)のように、予め範囲検索可能なように連続なハッシュ関数が定義されていれば、そのハッシュ関数を用いて計算が実行され、図8の例ではサーバ「#4」が検索先として選択される。なお、このvalueの範囲検索においては、valueの境界の値(ここでは、「0333330000」と「0333339999」)をハッシュ関数に挿入し、サーバ位置を取得する。
keyにより新規ファイルの格納サーバを決定する場合は、(A)の検索と同様に、図8の例では、サーバ「#0」が保存先として決定される。
既存ファイルの特定タグを更新する場合には、既存ファイルのデータが保存された図8の例ではサーバ「#0」およびサーバ「#1」にアクセスし、さらに、そのタグを示す連続なハッシュ関数による計算が実行され、図8の例では、その分解ファイルを保存するサーバ「#5」にアクセスして、データを変更する。
次に、本実施形態に係る条件検索データベースクラスタシステム1が入力データとしてクエリ(以下「入力クエリ」という場合がある)を受信した場合の処理を、図9〜図11を参照して詳細に説明する(適宜図3参照)。図9は、複数の検索条件を組み合わせてデータを取得する例を示し、図10は、新たなXMLファイルを保存する例を示し、図11は、既存のデータを更新する例を示している。
まず、図9を参照して、複数の検索条件に合致したデータを取得する例について説明する。
次に、ロードバランサBは、複数のディスパッチャDのうちの1つをラウンドロビン等で選択し、選択したディスパッチャDにその入力クエリを送信する(ステップS102)。
具体的には、構文解析部12は、その入力クエリが、データの一致検索を示す「location=tokyo」と範囲検索を示す「phone=[0333330000,0333339999]であることを抽出する。そして、その情報を振り分け処理部13に引き渡す。
具体的には、関数選択部132は、「location=tokyo」については、不連続なハッシュ関数hlocatonでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、ハッシュ値計算部133が、C(hlocation(tokyo))=3、つまりサーバ「#3」にアクセス先を決定する。また、関数選択部132は、連続なハッシュ関数hphoneでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、入力クエリに示される各境界値を入力し、C(hphone(0333330000))=1、および、C(hphone(0333339999))=3、つまり、サーバ「#1」〜「#3」をアクセス先として決定する。
具体的には、入力クエリを受信したサーバ「#1」およびサーバ「#2」は、「phone=[0333330000,0333339999]」の範囲で自身が保持するデータのうち、該当するデータのkeyの値の集合(以下「key集合」というときがある)を取得する(ステップS107)。そして、サーバ「#1」は、取得したkey集合をディスパッチャDに送信する。
次に、図10を参照して、新たなXMLファイルを保存する例について説明する。ここでは、図7(a)に示したXMLファイル(a0123.xml)を保存するものとして説明する。また、複製データの各サーバへの保存については、説明を省略する。
次に、ロードバランサBは,複数のディスパッチャDのうちの1つをラウンドロビン等で選択し、選択したディスパッチャDにその入力クエリを送信する(ステップS202)。
具体的には、構文解析部12は、その入力クエリが、新たなファイルの保存を示すものであり、「key=a0123」と、新たなファイルを示す「file=a0123.xml」とを抽出する。そして、その情報を振り分け処理部13に引き渡す。
具体的には、関数選択部132は、不連続なハッシュ関数hkeyでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、ハッシュ値計算部133は、C(hkey(a0123))=1、つまりサーバ「#1」をアクセス先として選択する。
そして、保存情報管理部134は、選択されたサーバ「#1」を対象サーバとして決定する(ステップS205)。
そして、分解ファイル作成部131は、作成した分解ファイルそれぞれを関数選択部132に引き渡す。
具体的には、関数選択部132は、「name」タグについては、連続なハッシュ関数hnameでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、「location」タグについては、不連続なハッシュ関数hlocationでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、「phone」タグについては、連続なハッシュ関数hphoneでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、「charge」タグについては、連続なハッシュ関数hchargeでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択する。そして、アクセス先となるサーバを選択する。
入力クエリを受信したサーバ「#1」は、元ファイルを保存する(ステップS208)。また、入力クエリを受信した対象サーバ(サーバ「#2」,「#3」等)は、keyの値とともに、分解ファイルを保存する(ステップS209)。
図11を参照して、既存のデータを更新する例について説明する。ここでは、図7(a)に示すXMLファイル(a0123.xml)のデータが更新されるものとして説明する。なお、複製データの更新処理については、説明を省略する。
次に、ロードバランサBは、複数のディスパッチャDのうちの1つのラウンドロビン等で選択し、選択したディスパッチャDにその入力クエリを送信する(ステップS302)。
具体的には、構文解析部12は、その入力クエリが、データの更新を示すものであり、「key=a0123」と、「location=nagoya」とを抽出する。そして、その情報を振り分け処理部13に引き渡す。
具体的には、関数選択部132は、不連続なハッシュ関数hkeyでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、ハッシュ値計算部133は、C(hkey(a0123))=1、つまりサーバ「#1」をアクセス先として選択する。
また、関数選択部132は、不連続なハッシュ関数hlocationでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、ハッシュ値計算部133は、C(hlocation(nagoya))=2、つまりサーバ「#2」をアクセス先として選択する。
そして、保存情報管理部134は、選択されたサーバ「#1」およびサーバ「#2」を対象サーバとして決定する(ステップS305)。
具体的には、関数選択部132は、不連続なハッシュ関数hlocationでハッシュ値を計算するハッシュ値計算部133を選択し、ハッシュ値計算部133は、C(hlocation(tokyo))=3、つまりサーバ「#3」を、旧データを保存するアクセス先として選択する。
2 外部システム
3 端末
4 入力装置
5 出力装置
10 制御部
11 情報受信部
12 構文解析部
13 振り分け処理部
14 情報送信部
20 入出力部
30 メモリ部
40 記憶部
131 分解ファイル作成部
132 関数選択部
133 ハッシュ値計算部
134 保存情報管理部
B ロードバランサ
D ディスパッチャ
P プロセッサ
S ストレージ
Claims (7)
- 入力装置から受信したクエリを、サーバに振り分ける複数のディスパッチャと、前記ディスパッチャから受信したクエリに基づき、データの保存、検索を含む処理を実行する複数の前記サーバとを備える条件検索データベースクラスタシステムの条件検索データ保存方法であって、
前記ディスパッチャは、
前記入力装置から前記クエリを受信し、前記受信したクエリの内容を構文解析するステップと、
前記構文解析した結果、前記クエリが新規データの保存要求であると解析した場合に、前記クエリに付された元ファイルからkey値およびvalue値を抽出して、前記key値および前記value値それぞれの分解ファイルを作成するステップと、
前記key値に不連続および連続なハッシュ関数を用いてハッシュ値を計算し、コンシステントハッシュを適用して、前記key値の分解ファイルを保存する複数のサーバを決定するステップと、
前記value値に、不連続または連続なハッシュ関数を用いてハッシュ値を計算し、前記コンシステントハッシュを適用して、前記value値の分解ファイルを保存するサーバを決定するステップと、
前記決定したkey値の分解ファイルを保存するサーバそれぞれに、前記key値を含む前記元ファイルを送信するステップと、
前記決定したvalue値の分解ファイルを保存するサーバに、前記key値を付した前記value値の分解ファイルを送信するステップと、を実行し、
前記key値の分解ファイルを保存するサーバそれぞれは、受信した前記key値を含む前記元ファイルを自身の記憶部に記憶するステップを実行し、
前記value値の分解ファイルを保存するサーバは、受信した前記key値を付した前記value値の分解ファイルを自身の記憶部に記憶するステップを実行すること
を特徴とする条件検索データ保存方法。 - 前記ディスパッチャは、
前記value値に、前記value値の分解ファイルを保存するサーバを決定するステップにおいて用いたハッシュ関数とは異なる不連続または連続なハッシュ関数を用いてハッシュ値を計算し、前記コンシステントハッシュを適用して、前記value値の分解ファイルを保存するサーバ以外のサーバを、前記value値の分解ファイルの複製データを保存するサーバに決定するステップと、
前記決定したvalue値の分解ファイルの複製データを保存するサーバに、前記key値を付した前記value値の分解ファイルを送信するステップと、を実行し、
前記value値の分解ファイルの複製データを保存するサーバは、受信した前記key値を付した前記value値の分解ファイルを自身の記憶部に記憶するステップを実行すること
を特徴とする請求項1に記載の条件検索データ保存方法。 - 入力装置から受信したクエリを、サーバに振り分ける複数のディスパッチャと、前記ディスパッチャから受信したクエリに基づき、データの保存、検索を含む処理を実行する複数の前記サーバとを備える条件検索データベースクラスタシステムであって、
前記ディスパッチャは、
前記入力装置から前記クエリを受信し、前記受信したクエリの内容を構文解析する構文解析部と、
前記構文解析した結果、前記クエリが新規データの保存要求であると解析した場合に、前記クエリに付された元ファイルからkey値およびvalue値を抽出して、前記key値および前記value値それぞれの分解ファイルを作成する分解ファイル作成部と、
前記key値に不連続および連続なハッシュ関数を用いてハッシュ値を計算し、コンシステントハッシュを適用して、前記key値の分解ファイルを保存する複数のサーバを決定し、
前記value値に、不連続または連続なハッシュ関数を用いてハッシュ値を計算し、前記コンシステントハッシュを適用して、前記value値の分解ファイルを保存するサーバを決定するハッシュ値計算部と、
前記決定したkey値の分解ファイルを保存するサーバそれぞれに、前記key値を含む前記元ファイルを送信し、
前記決定したvalue値の分解ファイルを保存するサーバに、前記key値を付した前記value値の分解ファイルを送信する保存情報管理部と、を備え、
前記key値の分解ファイルを保存するサーバそれぞれは、記憶部を備えており、
受信した前記key値を含む前記元ファイルを当該記憶部に記憶し、
前記value値の分解ファイルを保存するサーバは、記憶部を備えており、
受信した前記key値を付した前記value値の分解ファイルを当該記憶部に記憶すること
を特徴とする条件検索データベースクラスタシステム。 - 前記ディスパッチャは、
前記ハッシュ値計算部が、前記value値の分解ファイルを保存するサーバを決定する際に用いたハッシュ関数とは異なる不連続または連続なハッシュ関数を用いて、前記value値のハッシュ値を計算し、前記コンシステントハッシュを適用して、前記value値の分解ファイルを保存するサーバ以外のサーバを、前記value値の分解ファイルの複製データを保存するサーバに決定し、
前記保存情報管理部が、前記決定したvalue値の分解ファイルの複製データを保存するサーバに、前記key値を付した前記value値の分解ファイルを送信し、
前記value値の分解ファイルの複製データを保存するサーバは、記憶部を備えており、
受信した前記key値を付した前記value値の分解ファイルを当該記憶部に記憶すること
を特徴とする請求項3に記載の条件検索データベースクラスタシステム。 - 入力装置から受信したクエリを、サーバに振り分ける複数のディスパッチャと、前記ディスパッチャから受信したクエリに基づき、データの保存、検索を含む処理を実行する複数の前記サーバとを備える条件検索データベースクラスタシステムの前記ディスパッチャであって、
前記入力装置から前記クエリを受信し、前記受信したクエリの内容を構文解析する構文解析部と、
前記構文解析した結果、前記クエリが新規データの保存要求であると解析した場合に、前記クエリに付された元ファイルからkey値およびvalue値を抽出して、前記key値および前記value値それぞれの分解ファイルを作成する分解ファイル作成部と、
前記key値に不連続および連続なハッシュ関数を用いてハッシュ値を計算し、コンシステントハッシュを適用して、前記key値の分解ファイルを保存する複数のサーバを決定し、
前記value値に、不連続または連続なハッシュ関数を用いてハッシュ値を計算し、前記コンシステントハッシュを適用して、前記value値の分解ファイルを保存するサーバを決定するハッシュ値計算部と、
前記決定したkey値の分解ファイルを保存するサーバそれぞれに、前記key値を含む前記元ファイルを送信し、
前記決定したvalue値の分解ファイルを保存するサーバに、前記key値を付した前記value値の分解ファイルを送信する保存情報管理部と、
を備えることを特徴とするディスパッチャ。 - 前記ハッシュ値計算部が、前記value値の分解ファイルを保存するサーバを決定する際に用いたハッシュ関数とは異なる不連続または連続なハッシュ関数を用いて、前記value値のハッシュ値を計算し、前記コンシステントハッシュを適用して、前記value値の分解ファイルを保存するサーバ以外のサーバを、前記value値の分解ファイルの複製データを保存するサーバに決定し、
前記保存情報管理部が、前記決定したvalue値の分解ファイルの複製データを保存するサーバに、前記key値を付した前記value値の分解ファイルを送信すること
を特徴とする請求項5に記載のディスパッチャ。 - 請求項1または請求項2に記載の条件検索データ保存方法を、コンピュータである前記条件検索データベースクラスタシステムの各装置に実行させるためのプログラム。
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