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データベース技術 14（Database 14）
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- 3. 表の操作権限の付与 •GRANT文 - 表の操作権限を他のユーザに与える - 例：GRANTSELECT, UPDATE ON 商品 TO 外国部; • 外国部に「商品」表の検索と更新の権限を与えている •REVOKE文 - GRANT文で与えた権限を取り上げる - 例：REVOKE SELECT, UPDATE ON 商品 FROM 外国部; • 外国部から「商品」表の検索、更新の権限を取り上げている 3
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- 5. 索引を使った高速検索 •インデックス（索引: Index） - データの格納位置に高速にアクセスする手段 -B木（B Tree） • 格納場所に関する情報を木構造で管理する方式 • 節点（node）が多数の子データを持つ - ハッシュ（Hash） • データのキー値に対してハッシュ関数を適用し、格納位置を求める方法 • ハッシュは完全一致検索に威力を発揮する • 比較条件による検索やあいまい検索には対応できない 5
- 6. B木（B Tree）の補足 •格納場所に関する情報を木構造で管理する方式 •節点（node）が多数の子データを持つ 200 120 310150340 B木によるインデックス ※ 木の高さがそろっていない場合、計算量が増加する→回転という操作を行う 6
- 7. 問い合わせの最適化 •データベースへの問い合わせ - SQLの内容を解析し、インデックスなどを考慮し高速化 •一般的な問い合わせ順序の決定基準 - 選択を先に実行して行数を減らす -射影を先に実行して結果に関係ない列を減らす - 結合を後で実行する •射影・選択・結合にも様々な手法が存在する - 選択：全検索、インデックスによる検索 - 結合：ネステッド・ループ、ソート・マージ 7
- 8. ネステッド・ループの補足 •一方の表の1行について、もう一方の表の行を比 較する方法 101 102 103 104 101 101 102 102 T1 T2 各行について全行を 比較する 同じである場合に、 結合した行を結果と して作成する ループ1（ t= 1 から t = n まで）{ ループ2（ i = 1 から i = m まで）{ T1の t 行目のデータとT2の i 行目のデータを比較 同じである場合に結合した行を結果として作成する } } 行番号 t t=1 t=2 ・ ・ ・ t=n 行番号 i i=1 i=2 ・ ・ ・ i=m ループが入れ子（nest）に なっているので ネステッド・ループと呼ぶ 8
- 9. オプティマイザ（optimizer） •データベース中で問い合わせの最適化を行う機能 •最適化の基準 - ルールベース：あらかじめ決められた複数のルールの 優先順位に従って手段を選択する方式 • データベースの状態に即した検索が行われない場合もある •例：全検索であっても、索引検索の優先順位が高い場合は索引検索が行 われる - コストベース：データベース内部の統計情報に従い、 手段を選択する方式 • ルールベースよりも柔軟な最適化が可能 • 定期的に統計情報の更新が必要、統計情報の管理・分析に手間がかかる 9
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- 11. データベースの活用例 •電車の座席予約システム •預金システム - ロックを使ったトランザクション制御 - セキュリティ、障害対策など •Webでのショッピング -データベースによる商品検索、購入手続き 11
- 12. Webシステムの基本 •HTTP（HyperText Transfer Protocol） -Webサーバとクライアントとの通信プロトコル - HTTPリクエスト：ユーザからの要求 - HTTPレスポンス：サーバからの応答 WebサーバWebクライアント HTTPリクエスト HTTPレスポンス Web ページ 12
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- 14. 3層クライアント・サーバシステム •プレゼンテーション層 - ユーザからの入力を受け取る（例：データベースの検索条件） - データベースから受け取った問い合わせ結果の表示 -Webブラウザがこの機能を果たす •ファンクション層 - データの加工を行う - 各種プログラミング言語によるSQL文の組み立て処理 - アプリケーションサーバ、Webサーバによる役割分担も •データ層 - データベースサーバによる処理 14
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- 16. 3層クライアント・サーバの動き サーバ クライアント データベースサーバ ルータ ルータ プレゼンテーション層 ファンクション層 データ層 検索条件 果物 SQL文 select商品名 from 商品 where 商品名 like ‘%果物%’； 商品データを検索 データ取り出し Webページ作成 検索結果を表示 16
- 17. データ通信量の削減 •ストアドプログラムの利用 - あらかじめ問い合わせなどをプログラムし、データベ ースサーバに配置しておく - 例：在庫表から在庫を減らし、発送表にデータを追加 •メリット -ネットワーク負荷の削減：問い合わせ文の送信減 - アプリケーション開発が容易に：定型処理の利用 ストアドプロシージャ 処理手続きからの戻り値を持たないプログラム ストアドファンクション 処理手続きからの戻り値を返すプログラム トリガ データベースに操作を行う前後に起動されるプログラム ストアドプログラムの種類 17
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- 19. 分散データベースの構成方法（1） •水平分散 - 複数の対等なデータベースサーバを用いる方法 - 各データベースサーバは他データベースサーバのデー タを利用可能 -障害に強いシステム • いずれか1つのサーバに障害が起こってもデータベースの稼働ができる サーバC ルータ ルータ サーバD サーバA サーバB 19
- 20. 分散データベースの構成方法（2） •垂直分散 - データベースサーバに機能の違いを持たせる方法 - 中心的な役割りを持つ主サーバと処理を依頼する各サ ーバに分担 -各サーバが主サーバのデータを利用する - 主サーバの管理が行いやすい反面、通信が集中する サーバB ルータ ルータ サーバC 主サーバ サーバA 20
- 21. データの分割（1） •分散データベースではデータを各サーバに分割 する •データの分割方法 - 水平型分割 • データを行方向に分割 •分割した行を各サーバに分散して配置する • 同じ種類のデータを地域ごとに管理しようとする場合などに利用 - 垂直型分割 • データを列方向に分割 • 分割した列を各サーバに分散して配置する • 商品部、輸出部など独立した部署別のデータを管理する場合などに利用 21
- 22. データの分割（2） •水平分割 •垂直分割 商品名 単価 地域担当 商品名 単価 地域 担当 サーバA サーバA サーバB サーバB 22
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- 24. 2相コミット（1） •分散データベースの矛盾を防ぐ方法として利用 •調停者と参加者から構成される - 第1相：準備作業（セキュアと呼ばれる） • 調停者が各参加者にコミットが可能か問い合わせる •参加者はコミット可能であれば、OKの返事を行う - 第2相 • 調停者がコミットの指示を行う • 参加者がコミットを行う 24
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- 27. 表の結合 •分散データベースで表を結合する - ネットワーク負荷の増大を押さえるために通信量への 注意が必要 •表の結合方法 - ネステッド・ループ •サーバAの表の1行をサーバBに送信する • サーバBの表の全件と比較を行い、表を結合する - ソート・マージ • 各サーバの表をソートしておく • サーバAの表をサーバBに送信 • 事前にソートされているため、1方向の読み込みによって結合が可能 27
- 28. データベースの複製 •レプリケーション（複製：replication） - データベースの複製を持つ - 分散データベースのネットワーク負荷軽減の目的 -マスターデータベース：主となるデータベースのこと - レプリカ：複製されたデータベースのこと •レプリケーションの方法 - 読み取り専用 - 主サーバを更新可能 - 各サーバで更新可能 28
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- 32. まとめ •3層クライアント・サーバシステム - データベースはデータ層として運用される •分散データベース - 透過性が要求される -2相コミットで矛盾を防ぐ - ネットワークの負荷軽減策 • 様々な表の結合方法 • レプリケーションの活用 32