JPH11500548A - データベース完全性の保守用システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データベースを更新する最大数の同時トランザクションをけっして超えないスロット数を有するスロットに編成されたログ（ｌｏｇ）ファイルを利用する、データ完全性を保守する方法及びシステムは：処理中のトランザクションに対応しているログ記録を記憶するためのログ・ファイル（５０）を生成し；トランザクション（５３）に含まれる全てのデータベース記録のロッキングを要求し；スロットに含まれた全てのデータベース記録がロックされた（５８）後に利用可能なスロットを識別し；それらが利用可能になるために（９０）ログ記録を記憶すべくスロットを再使用する。

Description

【発明の詳細な説明】 データベース完全性の保守用システム発明の分野 本発明は、一般に、システム故障の場合にデータベース完全性（保全性）を保 守することに関し、特に、回復処理を容易にするためのシステム・ログを生成す る処理に関する。発明の背景 システム故障の場合にデータベース完全性を保守するために利用される多くの 方法が存在する。多くの方法に対する基本は、データベースの内容を一つの一貫 的状態から別の一貫的状態に変更する明示的に区切られたオペレーションまたは オペレーションの組でありうるトランザクションと呼ばれるプログラム的構成で ある。 トランザクション内のデータベース・オペレーションは、単一ユニットとして 処理される。データベースに対してトランザクションによってなされた全ての変 更は、パーマネント（永続）にされる（トランザクションは、完遂される）かま たはデータベースに対する全ての変更は、パーマネントにされない（トランザク ションは、中止される）かのいずれかである。トランザクションの実行中に故障 が生じたならば、データベースに対してなされたどのような部分的変更も自動的 に取り消され、それゆえに、一貫的状態にデータベースを残す。 トランザクションがデータベースのファイルまたはデータベース記録に影響を 及ぼすならば、トランザクションがデータベースに対するその変更をパーマネン ト的に完遂する前に、トランザクションによって影響を及ぼされたデータベース 記録についての情報は、監査トレイル・ファイルに書き込まれる。 破局故障の場合においてデータベースの完全な回復を容易にするために、全て のトランザクションの完全なジャーナルが保守される。ラップ−アラウンドによ るオーバーフローを処理しかつ達成するような複雑なディスク管理プロトコルを 利用しなければならない。発明の目的および概要 本発明は、ＬＯＧ記録を記憶するためにスロットに編成され、データベースで 実行されたトランザクションに対応している、ｌｏｇシーケンス番号を増大する ことによって識別される、ＬＯＧファイルを利用する複数の故障の存在における データベース完全性の保守に対するシステム及び処理である。 本発明の一態様によれば、トランザクションの詳細をスロットに書込み前に、 トランザクションに含まれた全てのデータベース記録は、同時発生トランザクシ ョンの独立性を確実にすべくロックされる。トランザクションに含まれたデータ ベース記録は、トランザクションが完全であるときにロック解除される。スロッ トは、対応トランザクションが完全であるときに利用可能でありトランザクショ ンが現在進行中であるならば利用不能でありかつそれらが利用可能になる順番で 再度用いられる。それゆえに、スロットの数は、データベースを更新している最 大数の同時トランザクションを決して超えないしかつ、ラップ・アラウンド及び アチービングのような複雑なディスク管理処理は、必要とされない。 本発明の別の態様によれば、同じデータベース記録の一つを含むような後者の ＬＯＧ記録が存在するならば回復中にＬＯＧ記録は、更なる考慮から落とされる 。残っているＬＯＧ記録は、ＬＯＧシーケンス番号順に処理される。各ＬＯＧ記 録に対して、対応トランザクションが部分的にのみ完全であれば、それは、バッ ク・アウトされる。 本発明の他の特徴及び効果は、以下の詳細な説明及び添付した図面に関して自 明であろう。図面の簡単な説明 図１は、データ処理システムのブロック図である； 図２は、ＬＯＧファイルの概略図である； 図３は、ＦＩＦＯの記号図である； 図４は、二つのトランザクションの概略図である； 図５は、ＬＯＧファイルを生成する処理のフローチャートである； 図６は、回復処理のフローチャートである；及び 図７は、二つのトランザクションの記号図である。実施例 本発明の好ましい実施例は、データベース完全性を保守すべく故障から回復す る、ＵＮＩＸ環境で動作している、耐故障性(fault tolerant)ネーム・サーバ（ Ｎａｍｅ Ｓｅｒｖｅｒ）処理である。Ｎａｍｅ Ｓｅｒｖｅｒは、ＵＮＩＸフ ァイルネーム階層構造を制御し、ＵＮＩＸファイルネームをディスク・アドレス にマップする。データベースは、ＵＮＩＸ言語のアイノード(inodes)と呼ばれる 、記録、ファイル及びディレクトリ・ネームをポイントしている他の記録、で保 守される。ルックアップの結果は、ファイルのディスク・アドレス及びファイル 情報（大きさ、日付、等）である。 特に、データ記述言語（ＤＤＬ）トランザクションは、複数のデータベース記 録を含みうる。それゆえに、ＤＤＬトランザクション中に故障が生じたならば、 回復処理は、既にインプリメントされた更新をバックアウトするかまたは部分的 更新を完了することによって一貫的状態にデータベースを分解しなければならな い。 図１は、回復処理をインプリメントすることができるデータ処理システムのブ ロック図である。システム１０は、プロセッサ間バス(Interprocessor BUS)（Ｉ ＰＢ）１６によって結合された第１及び第２のＣＰＵｓ１２及び１４を含む。第 １及び第２のデータ・バス１８及び２０は、ディスク・コントローラ２６−３２ 及びケーブル３４を介してＣＰＵｓ１２及び１４のＩ／０ポート及びディスク記 憶ユニット２２及び２４に結合される。 図２に示すように、この回復処理に用いられるＬＯＧ（ログ）ファイル３６は 、２０４８バイト・スロットに編成された未構成ファイル(unstructured file) である。各スロットは、例えば、第１のスロットに対するスロット・インデック スが０であり、第２のスロットに対して１である、等、ファイルにおけるスロッ トの相対位置を識別するスロット・インデックスによって参照される。 所与の時間において、ＬＯＧファイルのスロットは、占有されるかまたは利用 可能かのいずれかである。特定のスロットが占有されるならば、進行中のＤＤＬ トランザクションが存在し、その詳細は、特定のスロットに記録される。特定の スロットが利用可能であれば、スロットを用いるべき最後のトランザクションは 、完了される。ネームサーバがＬＯＧスロットを用いることが必要である場合に は、それは、まず、スロットが利用可能かどうかを決定する；利用可能でないな らば、新しいスロットがＬＯＧの終りに加えられる。 各スロットの占有または利用可能状態は、ネーム・サーバ・メモリに維持され る。従って、スロットが自由である場合には、ディスクにスロットの利用可能性 を記録する必要はない。 図３に記号的に示したように、スロットが利用可能になれば、そのスロット・ インデックスは、ＦＩＦＯスタック３８の最下部に加えられる。図３では、スロ ットが利用可能になった場合には、そのスロット・インデックスは、スタックの 最下部に加えられかつスロットがＤＤＬトランザクションの詳細を記録する必要 がある場合には、用いれるスロットのスロット・インデックスは、スタックの最 上部から供給される。 ＬＯＧファイルを利用する回復に対して複数の重要な要求事項(key requireme nt)がある。第１の要求事項は、ネーム・サーバ故障の前に、所与のＤＤＬトラ ンザクションが開始されかつそれが完了したかどうか明白に決定することが可能 でなければならないということである。第２の要求事項は、同時発生ＤＤＬトラ ンザクションが同時発生トランザクションが同じデータベース記録を含まないと いう意味において独立でなければならないということである。例えば、図４に示 したように、ＤＤＬトランザクションＡ ４０がアイノード(inode)Ｘを含んで いる長いトランザクションでありかつＤＤＬトランザクションＢ ４２が同じア イノードを含んでいる短いトランザクションであると仮定する。更に、Ａは、Ｂ の前にスタートしかつＢは、Ａの前に終了すると仮定する。故障４４がＢが完了 する時間とＡが完了する時間の間に生じたならば、トランザクションＡをバック アウトすることは、故障の前にＢが完了したとしてもＢの開始の前のその状態に Ｘを多分復元するであろう。 ＬＯＧファイルのスロットにＬＯＧ記録を書き込むための処理を、図５に示す フローチャートを参照してここに説明する。ＬＯＧ３８に書き込まれた各ＬＯＧ 記録は、ＬＳＮｓがゼロに初期化され５０かつＬＯＧ記録がＬＯＧ３８に書き込 まれるときに単調に増大するようなログ・シーケンス番号(Log Sequence Number )（ＬＳＮ）を有する。 現行ＤＤＬトランザクションは、開始され５２かつＤＤＬオペレーションは、 現行トランザクションに含まれたデータベース記録のロックを要求する５３。そ れは、含まれたデータベース記録のいずれかが現在ロックされているかどうか次 いでテストされる５４。データベース記録のいずれかが別のアクティブＤＤＬト ランザクションによって現在ロックされているならば、現行トランザクションは 、ロックが他のトランザクションによって解放されるまで中断される５６。含ま れたデータベース記録の全てがロックされないならば要求が認可される５７。そ れゆえに、同時に発生するＤＤＬトランザクションが独立であるという第２の要 求事項は、充たされる。 一度トランザクションに含まれたアイノードがロックされたならば利用可能な スロットがＦＩＦＯにあるかどうかテストされる５８。全てのスロットが利用可 能でないならば、ネーム・サーバは、ログ３６に別のスロットを加え６０かつＦ ＩＦＯスタック３８の最下部に加えられたスロットのスロット・インデックスを 加える。一度ＦＩＦＯスタック３８に利用可能なスロットが存在したならば、Ｄ ＤＬトランザクションの詳細は、スロットのＬＯＧ記録に書き込まれ６２かつＬ ＳＮは、増分される６４。 ＤＤＬトランザクションが完了しかつＤＤＬトランザクションに含まれたアイ ノードがロック解除された６６場合には、スロットは、利用可能になり、かつス ロットのスロット・インデックスは、ＦＩＦＯスタック３８の最下部に加えられ る６８。ＤＤＬトランザクションの完了によるスロットのロック解除は、第２の 要求事項の充足を保証する。 回復処理は、図６に示されるフローチャートを参照してここに説明される。ま ず、ＬＯＧは、増大するＬＳＮｓのフォワード順にソート（分類）される７０。 ＬＯＧは、シーケンス的に読み取られる７４；各ＬＯＧ記録は、同じアイノード ７６の一つに含まれる後者ＬＯＧ記録（より高いＬＳＮを有するもの）が存在す るならば更なる考慮から落とされる７８。それゆえに、無関連ＬＯＧ記録は、回 復処理中に処理されない。関連ＬＯＧ記録は、フォワード順に次いで走査されか つ部分的に完了されたＤＤＬトランザクションは、バックアウトされる。 図４に示したＤＤＬトランザクションＡ及びＢにおける回復処理の効果をここ で説明する。それらのトランザクションは、トランザクションが同じアイノード Ｘで同時に動作しているので、独立ではない。図４を参照して説明した手順では 、ＤＤＬ Ａに対するアイノードは、Ｎの値を有しているＬＳＮでＬＯＧにＤＤ Ｌ Ａの詳細を書き込む前にロックされる。それゆえに、ＤＤＬ Ｂは、ＤＤＬ Ａの完了でアイノードＸがロック解除されるまで開始することができない。Ｄ ＤＬ Ｂが始まるときアイノードＸは、Ｎより大きいＬＳＮを有しているＬＯＧ 記録にＤＤＬ Ｂの詳細を書き込む前に再びロックされる。これらのトランザク ションは、図７に示される。 この場合には、トランザクションＤＤＬ Ｂ中に生じる故障に対する回復処理 の間、Ｎに等しいＬＳＮを有しているＬＯＧ記録は、後者ＬＯＧ記録、アイノー ドＸを含んでいる、ＤＤＬ Ｂに対するＬＯＧ記録が存在するので無視される。 それゆえに、ＤＤＬ Ａに対する無関連ＬＯＧ記録は、そのトランザクションが 完了されかつ部分的に完了されたＤＤＬ Ｂのバックアウトが実行されるので無 視される。 更に、ＦＩＦＯに基づく利用可能スロットの再使用は、全てのアクティブＤＤ Ｌトランザクションに対するＬＯＧ記録が上書きされていないということを保証 しかつまたログ・ファイルのスロットの数が同時ＤＤＬトランザクションん最大 数に等しいＬＯＧ記録の数を決して超えないということを保証する。 本発明は、好ましい実施例を参照して説明された。しかしながら、代替及びだ 置換は、当業者に対していま明らかであろう。特に、好ましい実施例は、ＵＮＩ Ｘネーム・サーバ環境で記述されたけれども、記述した処理は、一度そのアプリ ケーションが再スタートされるとアプリケーションが走っているシステムの多重 故障にもかかわらず単一のアプリケーションのデータベース完全性を保存すべく 他の環境に対しても同様に適用される。ＵＮＩＸ特定アイノードは、トラ ンザクションに含まれたデータベース記録を識別している他のキーまたはポイン タで置換されうる。従って、請求の範囲によって供給されたもの以外はアプリケ ーションを限定することを意図していない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．データベース記録を含んでいるトランザクションの間に生じる故障の場合に データベースを保存するための改良された処理であって： 各ＬＯＧ記録が固有の単調に増大しているログ・シーケンス番号（ＬＳＮ） によって識別されかつ各スロットが単一トランザクションの詳細を記憶する、ト ランザクション−イン−プログレスに対応しているＬＯＧ記録を記憶するために 、それぞれが固有のスロット・インデックスによって識別される複数のスロット を含んでいる、ログ・ファイルを生成し； 同時にアクティブなトランザクションが同じデータベース記録で動作できず それにより同時トランザクションの独立性を保証するようにログ・ファイルにお ける所与のトランザクションに対するＬＯＧ記録を書き込む前に所与のトランザ クションに含まれた全てのデータベース記録をロックし； トランザクションが完了したときに前記所与のトランザクションに含まれた 全てのデータベース記録をロック解除し； スロットに記録された対応トランザクションに含まれたあらゆるデータベー ス記録がロックされたならば利用不能であるとスロットを識別し； スロットに記録された対応トランザクションに含まれたあらゆるデータベー ス記録がロック解除されたならば利用可能であるとスロットを識別し； スロットが先入れ先出しに基づいて再使用されそれにより所与のデータベー ス記録を含んでいるＬＯＧファイルにＬＯＧ記録が存在するならばＬＯＧファイ ルが所与のデータベース記録を含んでいる最後のトランザクションに対応してい るＬＯＧ記録を含むことを保証するようにスロットが利用可能になる順番に結果 としてアクティブなトランザクションのＬＯＧ記録を記憶すべくスロットを再使 用し；かつ 回復トランザクションの間中、所与のＬＯＧ記録に対応しているトランザク ションに含まれるのと同じデータベース記録を含んでいるより高いＬＳＮを有す るＬＯＧ記録が存在するならば更なる考慮から所与のＬＯＧ記録を削除する段階 を具備することを特徴とする処理。 ２．前記削除する段階は、 ＬＳＮｓを増大するフォワード順にログ・ファイルをソートし；かつ 特定のデータベース記録を含んでいるトランザクションに対応している所与 のＬＯＧ記録に対して、より高いＬＳＮを有しているＬＯＧ記録が特定のデータ ベース記録を含んでいるトランザクションに対応するかどうかを決定すべく所与 のＬＯＧ記録から順方向に走査する段階を更に具備することを特徴とする請求項 １に記載の処理。