JPH0432940A - 分散データベース・システム - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、時刻印を用いた分散データベース・システム
に関し、特に同時実行制御方式に関する。

（従来の技術） 従来、時刻印を用いた分散データベース・システムの同
時実行制御方式としては、例えば特開昭５９−５５５５
３号公報に記載の方式がある。

第４図に当該方式の構成を示す。１１４図において、新
しいサイト１０７が分散データベース・システムのネッ
トワークに加入するとき、新しいサイト１０７は、既に
ネットワークに加入済みのサイト１０１．１０３，１０
５のそれぞれに対して、それぞれの時計の時刻を問い合
わせると共に、自サイト１０７の時計の時刻を通知する
。

具体的には、任意のサイトｌは、全サイトの時計の時刻
を知ると、次の（１）式によりオフセラ）　ＯＦ　Ｓ　
Ｉを求める。

ＯＦＳ、−ＭＡＸ　（Ｐｃｔ　、・・・＋ＰＣ＋＋・・
・、Ｐ（、）−Ｐｃｔ　　　・・・（１）ただし、ＰＣ
Ｉはサイトｌの時計の時刻、ｍはサイトの総数である。

各サイト１０１，１０３，１０５，１０７は、自サイト
の時計の時刻とオフセットとの和を論理時刻とし、これ
をトランザクションの時刻印として用いる。オフセット
を求める処理は、あるサイトが分散データベースのネッ
トワークに加入するたびに、全サイトで行われる。

この方式を用いて、各サイトの論理時刻を正確に合わせ
るためには、サイト間の通信による通信遅延を正確に見
積らなければならない。しかし、サイト間通信において
は、ハードウェア、ソフトウェアが複雑に絡むため、通
信遅延を正確に見積ることが難しい。さらに、各サイト
の負荷、ハードウェアの性能などが異なる場合には、通
信遅延の見積はより難しく、各サイトの論理時刻の差異
が大きくなる場合もある。

また、論理時刻の差異が大きいと次のような問題が生じ
る。

以下、論理時刻の遅れているサイトから処理を開始され
たトランザクションと、論理時刻の進んでいるサイトか
ら処理を開始されたトランザクションとが、あるデータ
へのアクセスの競合を起こす場合を例に説明する。各サ
イトから処理を開始されたトランザクションの時刻印類
に制御を行なう場合、論理時刻の遅れているサイトから
処理を開始されたトランザクションが先にデータにアク
セスしたときには、後からアクセスする論理時刻の進ん
でいるサイトから処理を開始されたトランザクションは
、アボートされることなく待たされる可能性が高い。

しかし、論理時刻の進んでいるサイトから処理を開始さ
れたトランザクションが先にデータにアクセスしたとき
には、後からアクセスする論理時刻の遅れているサイト
から処理を開始されたトランザクションはアボートされ
る可能性が高い。

このように論理時刻の遅れているサイトで処理を開始さ
れるトランザクションは、データの競合を起こしたとき
、アボートされる可能性が高くなる。

したがって、論理時刻の差異が大きいと、論理時刻の遅
れているサイトではアボートされるトランザクションの
数が多くなり、トランザクション処理のサイトに対する
バランスが崩れることになる。これは、システム全体の
性能を低下させる原因となる。

また、前記の方式によって、新しいサイトがネットワー
クに加入するとき、各サイトの論理時刻を正確に合わす
ことができるものとしても、各サイトの時計の進み方に
差異があると、時間の経過に従って各サイトの論理時刻
に差異が生じ、さらに該差異が大きくなる。

一方、従来新しいサイトがネットワークに加入するとき
には、既にネットワークに加入済みのサイト同士は、時
計の時刻を通知し合うことはなく、したがって、各サイ
トの時計の進み方に差異があるとネットワークに加入済
みの各サイトの論理時刻に差異が生じてしまい、またこ
の差異を修正する手段もなかった。

（発明が解決しようとする課１１） 上述してきたように従来の分散データベース・システム
における時刻印を用いた同時実行制御方式においては、
サイトの論理時刻を正確に合わせることが難しく、また
ある時点でサイトの論理時刻を正確に合わせることがで
きても、各サイトの時計の進み方に差異があれば、時間
の経過によって各サイトの論理時刻の差異が大きくなっ
てしまった。

また、ネットワークに加入済みのサイトの論理時刻に差
異が生じると、それを修正する手段もなかった。

さらに、上述してきたように各サイトの論理時刻に差異
が大きいと、トランザクション処理のサイトに対するバ
ランスが崩れ、システム全体の性能の低下を招来すると
ころとなった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、各サイト
の時計の時刻の差異を小さくすることによって、システ
ム全体の性能を向上するようにした分散データ・システ
ムを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、通信路により接続
される複数のサイトからなる分散データベース・システ
ムにおいて、各サイトで処理が開始される際に付与され
る時刻印を用いてトランザクションの同時実行制御を行
う際のトランザクションの処理状況の分布を調べる採取
手段と、この採取手段によって調べられた分布結果から
各サイトの時計の時刻の進みあるいは遅れを予測する予
測手段と、この予測手段で予測される時刻の進みあるい
は遅れに基づいて当該サイトの時計の時刻を変更する変
更手段とを具備した。

（作用） 本発明の分散データベース・システムにおいては、各サ
イトはサイトで処理が開始される際に付与される時刻印
を用いてトランザクションの同時実行制御を行う際のト
ランザクションの処理に関する分布、例えばコミットさ
れたトランザクション数あるいはアボートされたトラン
ザクション数等の統計情報を採取手段で採取する。

各サイトは、他サイトの統計情報から自サイトの時計が
他サイトの時計に比べて進んでいるか、あるいは、遅れ
ているかを予測する。例えば、統計情報として、コミッ
トされたトランザクション数を採取している場合には、
その数が他サイトに比べて小さいサイトは、自サイトの
時計が遅れていると予測する。自サイトの時計が進んで
いる、あるいは、遅れていると予測したサイトは、その
統計情報に基づいて、その時計をそれぞれ変更する。各
サイトは、以後変更された時計の時刻に基づいて、トラ
ンザクションに時刻印を付与する。

すなわち、変更された時計の影響は、その後の統計情報
に反映される。そして、その統計情報は、ある時間に再
び時計の時刻の変更にフィードバックされる。

統計情報の選択、採取方法、および統計情報に基づいた
時計の時刻の変更方法等を工夫することにより、各サイ
トの時計の差異を、時間の経過とともに小さくし、シス
テム全体の性能に影響を与えないような範囲内に収束さ
せることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。ここ
では、システムのグローバルな時計の時刻、すなわち正
しい時刻を標準時刻と呼ぶ。

第１図は、３つのサイト１，３．５からなる本発明の一
実施例の構成図である。

各サイト１．３．５は、トランザクション処理をシステ
ムに要求する端末群１１，３１，５１、トランザクショ
ンを処理するプロセッサ１３，３３．５３と、データの
格納されるデータベース１７．３７．５７から構成され
る。各サイト１，３゜５のプロセッサ１３，３３．５３
は、時計１５゜３５．５５をそれぞれ具備している。ま
た、各サイト１．３．５のプロセッサ１３．３３．５３
は、ネットワークを介して、通信を行う。

このような、第１図に示す分散データベース・システム
において、時刻印を用いたトランザクションの同時実行
制御について説明する。

いま、サイト１の端末群１１のひとつから、トランザク
ションＴ、の処理の要求があるとする。

サイト１のプロセッサ１３は、時計１５の時刻とサイト
１の識別子を用いて、トランザクションＴに時刻印ｔｓ
（Ｔ＋）を付与する。

このとき、時刻印を用いた並行制御ではトランザクショ
ンに付与される時刻印が一意でなければならない。すな
わち異なるトランザクションは異なる時刻印を持たなけ
ればならない。

また、分散データベースシステムでは、異なるサイトで
同時にトランザクション処理を開始し得るから、サイト
の時計の時刻をそのまま時刻印とすると、異なるトラン
ザクションに同じ時刻印を付与する可能性がある。

このような可能性をなくすために第３図のように、サイ
トの時計の時刻とサイトの識別子を用いて時刻印を作り
上げる。時刻印の下位ｍビνトはサイトに対して一意に
決まるので、異なるサイトで同じ時刻印を作り上げるこ
とはない。

尚、第３図においてβは、 ２′≧Ｎ （但し、Ｎは分散データベース・システムのサイトの総
数） であるような値が選ばれ、またαは常に２１が当該分散
データベース・システムで同時に処理されている任意の
２つのトランザクションの時刻印の上位ａビットの差の
絶対値よりも十分に大であるような値が選ばれる。

また、前記時刻印ｔｓ（ＴＩ）の付与とほぼ同時刻に、
サイト３の端末群３１のひとつから、トランザクション
Ｔ２の処理の要求があるとする。

サイト３のプロセッサ３３は、時計３５の時刻とサイト
３の識別子を用いて上記と同じ方法で、トランザクショ
ンＴ２に時刻印ｔｓ（Ｔ、）を付与する。そして、トラ
ンザクションＴ１の更新操作が、サイト５のデータベー
ス５７にあるデータＸにアクセスし、その直後に、トラ
ンザクションＴ、の更新操作が、サイト５のデータベー
ス５７にあるデータＸにアクセスするとする。

このとき、 ｔ　ｓ　（ＴＩ　）　＜　ｔ　ｓ　　（ＴＩ　）　　　
　　　−（２）ならば、トランザクションＴ２のＸの更
新操作を待たせる。ここで、（２）式はＴ、の時刻印が
ＴＩの時刻印より小さいことを表す。逆に、ｔ　Ｓ　（
ＴＩ　）　＜ｔ　ｓ　（ＴＩ　）　　　　　−（３）な
らば、トランザクションＴ２のＸの更新操作を拒否し、
ＴＩをアボートする。すなわち、データにアクセスする
トランザクションの順が、トランザクションの時刻印の
順に一致するように制御する。

このような制御方式を用いて、あるデータへのアクセス
において競合を起こすような、サイトｉで処理を開始し
たトランザクションＴ、と、サイトｊで処理を開始した
トランザクションＴ、を処理する場合を考える。

ここで、サイトｉの時計（１０ｉ＋５）の時刻は、サイ
トｊの時計（１０ｊ＋５）の時刻に比べて、相対的に遅
れているとする。

Ｔ、とＴ１の処理開始順と、それらの競合するデータへ
のアクセス順について、その組合せは、次のような４通
りの場合がある。

（ａ）ＴＩはＴＩより先に処理を開始する。

Ｔ１はＴ」より先に競合するデータにアクセスする。

（ｂ）ＴＩはＴ、より先に処理を開始する。

Ｔ、はＴ、より先に競合するデータにアクセスする。

（Ｃ）ＴＩはＴ、より先に処理を開始する。

ＴｔはＴ、より先に競合するデータにアクセスする。

（ｄ）ＴＩはＴ、より先に処理を開始する。

Ｔ、はＴＩより先に競合するデータにアクセスする。

上記の（ａ）　、（ｂ）の場合には、サイトｌの時計（
１０ｉ＋５）の時刻が、サイトｊの時計（１０ｊ＋５）
の時刻に比べて遅れているので、常に ｔ　ｓ　（ＴＩ　）　＜　ｔ　Ｓ　（ＴＩ　）　　　　
−（４）である。ゆえに、上記の制御方式に基づくと、
（ａ）の場合には、Ｔｊを待たせ、（ｂ）の場合にはＴ
、をアボートすることになる。

上記の（Ｃ）、（ｄ）の場合には、時計（１０１＋５）
の時刻の時計（１０ｊ＋５）の時刻に対する遅れが、Ｔ
、の標準時刻における処理開始時刻とＴ、の標準時刻に
おける処理開始時刻の差の絶対値より小さければ、 ｔｓ　（Ｔｌ）＜ｔｓ　（”ｒ＋）　　　　＝・（５）
であるが、そうでなければ、 ｔｓ　（ＴＩ）＜ｔｓ　（Ｔ、）　　　−（６）である
。

ゆえに、上記の制御方式に基づくと、（ｃ）の場合には
、第（５）式が成り立つとき、Ｔ、をアボートするが、
第（６）式が成り立つとき、Ｔ。

を持たせる。（ｄ）の場合には、第（５）式が成り立つ
とき、Ｔ、を持たせるが、第（６）式が成り立つとき、
ＴＩをアボートする。

（８）または（ｂ）の場合が起こる確率と（Ｃ）または
（ｄ）が起こる確率は、トランザクション処理がランダ
ムに要求される状況では等しい。

このことと、上記のように（ｄ）の場合にもＴ１をアボ
ートすることがあることから、Ｔ、をアボートする確率
は、Ｔ、をアボートする確率より大きくなる。これは、
サイトｉの時計（１０ｉ＋５）の時刻が、サイトｊの時
計（１０ｊ＋５）の時刻に比べて遅れていることに起因
する。

したがって、時計が遅れているサイトでは、アボートさ
れるトランザクションの数が多くなり、逆に、時計の進
んでいるサイトでは、アボートされるトランザクション
数が少なくなる。このように、アボートされるトランザ
クション数が各サイトで異なると、トランザクション処
理のサイトに対するバランスが崩れ、システム全体とし
て性能が低下する。

そこで、本実施例においては各サイトの時計の時刻の差
異をなくすために、次のような制御方式を行なう。以下
、各サイトの時計の時刻合わせ制御方式を第２図に示す
フローチャートにしたがって説明する。

まず、ステップ１において、サイト１のプロセッサ１３
に割込みがあると、ステップＳ３において、プロセッサ
１３がサイト１で処理を開始し、アボートしたトランザ
クションの数０１を記憶するとともに、トランザクショ
ン数０１を変数ＭＩＮに入れた後、変数ＭＩＮをサイト
３へ送る。尚、このときｎｌはサイト１でアボートした
トランザクションの数を表わし、また変数ＭＩＮはシス
テム全体の中でアボートしたトランザクションの数が最
小であるサイトにおいてアボートしたトランザクション
の数、すなわちそれぞれのサイトにおいてアボートした
トランザクションの数の最小値を表わす。

ステップＳ５においては、サイト１のプロセッサ（ｌＱ
ｉ＋３）は、サイトｉで処理を開始し、アボートしたト
ランザクションの数ｎｉを記憶するとともに、トランザ
クション数ｎｉを前記変数ＭＩＮと比較する。

ここで、ｎｌ≧ＭＩＮならばステップＳ９へ進み、また
ｎｉ＜ＭＩＮ（ｎｌ）ならば、ステップＳ７へ進みトラ
ンザクション数ｎｉをＭＩＮに入れた後にステップＳ９
へ進む。

ステップＳ９において、ｉとサイトの数ｍとを比較して
、ｉ＜ｍならば、ステップＳｌｌへ進みＭＩＮをサイト
（１＋１）に送り、ステップＳ５へ戻る。またステップ
Ｓ９でｉ−ｍならば、ステップ３１３へ進みＭＩＮをサ
イト１に送り、ステップＳ１５へ進む。

続いて、ステップＳ１５において、サイトｉのプロセッ
サ（１０ｉ＋３）は、変数ＭＩＮとトランザクション数
ｎｉを比較する。（ｎｉ−ＭＩＮ）がある基準δより大
きければ、ステップＳ１７へ進み適当な関数Ｆにより ｇ−Ｆ　（ｎ　ｉ−ＭＩＮ）　　　　　　　　−（６）
を求めて、ステップＳ１９においてサイトｉの時計（１
０１＋５）の時刻をｇだけ進めた後に、ステップＳ２１
へ進む。

ステップＳ２１において、ｉ＜ｍならば、ステップ８２
３へ進みＭＩＮをサイト（ｉ＋１）に送り、ステップＳ
１５へ戻る。またｉ　−ｍならば、終了する。

尚、上述してきたような時刻合わせ制御方式においては
、割込みを入れるタイミングとしては、（ｅ）一定時間
ごとにシステムが入れる。

（ｆ）サイトがある状態になったとき、システムが入れ
る。

（ｇ）システム管理者が端末から入れる。

等がある。

上記の制御方式では、統計情報の収集、時計の変更のた
めの通信方式として、ラウンド・ロビン方式を採用して
いるが、同報通信方式やそれ以外の通信方式を用いるこ
ともできる。

上記の例では、トランザクション処理の統計情報として
、アボートしたトランザクション数を用いたが、それ以
外に、 （ｈ）コミットしたトランザクション数（ｉ）処理を開
始したトランザクション数（ｊ）平均応答時間 等を用いることもできる。統計情報は、サイトの時計の
時刻を合わすたびにクリアしてもよいし、クリアしなく
てもよい。前者の場合には、統計情報を時計の時刻の変
更に速く反映させることができる。後者の場合には、安
定した統計情報を得ることができる。

上記のステップＳ１５において、各サイトの統計量とす
べてのサイトの統計量の最小値との差分が基準δより大
きければ、時計が遅れていると判定したが、それ以外に （ｋ）すべてのサイトの統計量の最大値と各サイトの統
計量の差分が、基準δより大きければ、時計が遅れてい
ると判定する （統計量が、コミットしたトランザクション数、処理を
開始したトランザクション数等の場合）。

（１）すべてのサイトの統計量の平均値と各サイトの統
計量との差分の絶対値が基準δより大きければ、時計が
進んでいる、あるいは、遅れていると判定する。

（ｍ）サイトの統計量の分布から各サイトの統計量の偏
差を求め、それがある基準δより大きいならば、時計が
進んでいる、あるいは、遅れていると判定する。

等がある。

関数Ｆ　（ｘ）として、上記のフローチャートでは、 Ｆ　（ｘ）一定数×トランザクションの平均開始時間間
隔Ｘ　ｚ　／統計量最小値 を用いる。

ここで、総計量最小値とはフローチャートのＭＩＮのこ
と。よって（６）式は ｇ−Ｆ　（ｎ　ｉ−ＭＩ　Ｎ） 一定数×トランザクシジンの平均開始時間間隔ｘ　（ｎ
　ｉ−ＭＩＮ）／ＭＩ　Ｎとなる。

この式は、アボート数が最小のサイトの時計に全サイト
の時計を合わせたいという考えに基づく。

（時計を進める） という考えに基づく。

トランザクションの平均開始時間間隔を用いるのは、時
計の時刻の変更幅のオーダーとして適当であると考える
からである。

平均開始時刻間隔が小さいほど同時に実行されるトラン
ザションが多く、それだけサイトの時計の時刻の差異を
細かく変更する必要がある。

サイトの性能アンバランスを除々に改善していくという
意味で、定数は１未満の値にするのが適当であり、あま
り大きく各サイトの時計の時刻を変更するとフィードバ
ック系が不安定になる。

上述してきたように、本実施例においては、システムの
動作開始時に、各サイトの時計の時刻を正確に合わせる
必要はない。また、システムの動作中に、各サイトの時
計の時刻の進み方に差異があってもよい。

上記実施例によれば、トランザクションの参照、更新操
作の割合や操作数、あるいは、端末の数が、サイトに対
して均一でない場合に、逆に各サイトの時計の時刻に差
異を設けることになる。しかし、これにより、サイトに
優先順位を設けて、トランザクション処理のサイトに対
するバランスを維持することができる。したがって、本
実施例における各サイトの時計の時刻の変更は、各サイ
トの時計の時刻を正確に合わせることを目的として行う
とは限定しない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各サイトの時計の時刻の差異を小さく
することができ、トランザクション処理のサイトに対す
るバランスをとることができる。

そして、時計の時刻の差異によるシステム全体としての
性能の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表す図、第２図は本発明の時計
の時刻合わせ方式を表すフローチャート、第３図は時刻
印付与の方法を表す図、第４図は従来の時刻印を用いた
同時実行制御方式の構成を表す図である。 １．３．５・・・サイト １１．３１．５１・・・端末群 １３．３３．５３・・・プロセッサ １５．３５．５５・・・時計 １７゜ ３７゜ ５７・・・データベース

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 通信路により接続される複数のサイトからなる分散デー
   タベース・システムにおいて、 各サイトで処理が開始される際に付与される時刻印を用
   いてトランザクションの同時実行制御を行う際のトラン
   ザクションの処理状況の各サイトに対する分布を調べる
   採取手段と、 この採取手段によって調べられた分布結果から各サイト
   の時計の時刻の進みあるいは遅れを予測する予測手段と
   、 この予測手段で予測される時刻の進みあるいは遅れに基
   づいて当該サイトの時計の時刻を変更する変更手段と を具備することを特徴とする分散データベース・システ
   ム。