熊倉 克己

2002 年 5 月 30 日

7. トランザクション管理

この章では、トランザクションの役割と機能について説明します。

7.1. トランザクションの特性

トランザクションは、論理的な １ つの作業単位として実行される一連の操作です。トランザクションが有効であるためには、ACID と呼ばれる ４ つの属性を備えている必要があります。

• トランザクションの定義

  アプリケーションはトランザクションの開始タイミングと終了タイミングを指定してトランザクションを制御します。BEGIN TRANSACTION と COMMIT TRANSACTION を使用します。

  BEGIN TRANSACTION
  　　　　INSERT
  　　　　UPDATE
  　　COMMIT TRANSACTION

7.2. 同時実行制御

同時実行制御は １ 人のユーザが行った変更がほかのユーザによる変更に悪影響を及ぼさないことを保証するものです。同時実行制御には、以下の 2 種類の制御があります。

同時実行制御を行うことにより、以下の問題点が解決されます。

SQL Server では、トランザクション分離レベルを指定することで、セッション レベルでロック オプションを制御できます。

• ロック制御

SQL Server には、主に 2 種類のロックがあります。

SQL Serverによってロックされるリソースには主に以下のリソースがあります。

最大のパフォーマンスを得るために、ロックのコストを最小にするため、自動的に適切なレベルでリソースをロックします。

SQL Server は、動的ロックアーキテクチャーを使用してクライアントに最適なロックを選択しますが、テーブルレベルのロックオプションを指定することもできます。テーブルロックの例を示します。

USE pubs
BEGIN TRAN
SELECT COUNT(*) FROM authors WITH (TABLOCK, HOLDLOCK)

• デッドロック

  デッドロックは、２ つのトランザクションが別々のオブジェクトについてのロックを持ち、両方のトランザクションが相手のロックしているオブジェクトへのロックを要求したときに発生します。どちらのトランザクションも、相手がロックを開放するのを待ちます。SQL Server は、トランザクションのいずれかを自動的に終了することでデッドロックを終了します。

ページのトップへ

7.3. 障害回復処理

データ変更が発生すると、トランザクションログにその変更が記憶されます。チェックポイントのタイミングで、コミット済みのトランザクションがディスク上のデータベースファイルに書き込まれます。

トランザクションログにはすべての変更が記録されるため、電源障害、システム ソフトウエア障害、クライアント障害、トランザクション取り消し要求 （ROLLBACK TRANSACTION） が発生した場合に、SQL Server は自動的にデータを回復できます。 SQL Server の復旧プロセスは、トランザクションログを調べて、データベースの一貫性を保証します。

図4. リカバリープロセス

• 前回のチェックポイントから、障害が発生した時点もしくはシャットダウンした時点までのトランザクションログを調べます。

• コミット済みトランザクションはロールフォワードされ、データベースに書き込まれます。

• コミットされていないトランザクションはロールバックされ、データベースには書き込まれません。

SQL Server の障害には、システム障害とデータベース障害があります。

• データベース復旧モデル

SQL Serverには、3 種類のデータベース復旧モデルがあります。どのモデルも障害が発生した場合のデータ損失を保護します。

• データベースのバックアップ

SQL Server は、いくつかの異なるバックアップ方法を提供します。

• データベースの復元

  例えば、Northwind データベースは以下のバックアップを定期的に行っていたとします。

  • 週 1 回フルデータベースバックアップを行っています。

  • 毎日差分バックアップを行っています。

  • 8 時間ごとにトランザクションログバックアップを行っています。

データﾍベース障害が発生した場合、データベースの復元を行う必要が発生します。

図 5. バックアップと復元

データベース復元は、以下の手順で復元を行います

1. フルデータベースバックアップからの復元

   RESTORE　DATABASE　Northwind FROM 　F1　
   WITH　NORECOVERY

2. 差分バックアップからの復元

   RESTORE　DATABASE　Northwind FROM 　S1　
   WITH　NORECOVERY

3. 最初のトランザクションログからの復元

   RESTORE　DATABASE　Northwind FROM 　L1　
   WITH　NORECOVERY

4. ２番目のトランザクションログからの復元

   RESTORE　DATABASE　Northwind FROM 　L2　
   WITH　RECOVERY

ページのトップへ

8. セキュリティ管理

この章では、データベースのセキュリティ管理について説明します。

8.1. SQL Server のセキュリティ

SQL Server のセキュリティは２つのレベルがあります。ログイン認証と、データベースユーザアカウント権限の妥当性検査です。

ログイン認証では、ログインアカウントを識別し、SQL Server に接続できるかどうかだけを検査します。認証が成功すると、SQL Server に接続できます。ユーザが認証されSQL Serverへの接続が許可された後、データベースにアクセスします。データベースにアクセスするには、データベース毎にデータベースユーザが必要です。データベース ユーザは SQL Server に登録されているログインアカウントに関連付けて登録します。

図 6. ログインアカウントとデータベースユーザ

• ログイン認証

SQL Server に接続するには、ユーザはログイン アカウントを持っていなければなりません。Windows 認証、SQL Server 認証の ２ つの認証メカニズムを使用します。Windows 認証では、既存の Windows ユーザまたはグループを SQL Server ログインアカウントに関連付けて登録します。SQL Server 認証では、ログインアカウントとパスワードを作成します。

• 権限の管理

データベース ユーザがデータベースを操作するには権限が必要です。データベース ユーザが何らかの操作を実行すると、そのデータベースユーザに適用されている権限を確認します。例えば、テーブルをのデータを取得するにはSELECT権限が必要です。

• ロール

ロールとは、ユーザをまとめるためのグループです。ロールに追加されたユーザは、ロールに適用された権限を継承します。ユーザ数が多い場合や、セキュリティの割り当てが複雑な場合、ロールを利用するとセキュリティ管理が容易になります。以下の ３ 種類のロールがあります。

ページのトップへ

9. 分散データベース

分散データベース環境とは、複数サーバーに同じ情報が複数コピーされている環境です。

• データをユーザの近くに配置

• サイトに自律性を保つ

• OLTPとデータウエアハウスの分離

• 競合の削減

データを配布するには、以下の ２ つの方法があります。

• レプリケーション

• 分散トランザクション

9.1. レプリケーション

転送元データベースから、通常は別のサーバーにある転送先データベースへ最新のデータを複製します。サイト自律性がサポートされ、サイトを断続的にオンラインにすることができます。

SQL Server では、３ 種類のレプリケーションを提供します。同じデータベースで、複数のレプリケーションの種類を併用できます。

マージレプリケーションレプリケーションされたデータを変更でき、その後、すべてのサイトからの変更内容は、マージされます。同一の結果セットに収束することが保証されます。複数のサーバーで更新が行われるため、同じデータが更新される場合があります。このため、競合が発生する可能性があります。

9.2. 分散トランザクション

データのすべてのコピーが、同時に同じ値を持つことを保証します。分散トランザクションに含まれている各サーバーは必ず常時オンラインになっている必要があります。各サーバーでトランザクションを完了できなければなりません。常にデータの同期を取る必要があります。

MS DTC（Microsoft 分散トランザクションコーディネ－タ）は ２ フェーズコミットを使用して、参加しているすべてのサイトでトランザクションが同時に完了することを保証し、分散トランザクションを可能にします。

ページのトップへ

10. クライアントサーバ型 ＤＢ

データベースを利用するには、モデリングするアプリケーションアーキテクチャーの概念の必要となります。

10.1. クライアントサーバ型 ＤＢ

SQL Server はクライアントサーバー型のデータベースです。複数のアーキテクチャーを使用してアプリケーションを実装できます。アプリケーションは、以下の ３ つの論理層に分割できます。

これらの論理層は、複数のサーバーに配置することができます。以下の組み合わせがあります。

図 7. アプリケーション・アーキテクチャー

10.2. 共通データベースアクセス

ユーザはデータベース API やをデータオブジェクトを使用して SQLServer にアクセスします。SQL Server は、以下の API をサポートしています。

図 8. 　データベース API とデータベースオブジェクト

• データベース API

データベース API は、データベースに接続し、コマンドを渡すインタフェースを提供します。

以下の API があります。

• データオブジェクトインターフェース

データオブジェクトインタフェースを利用するとデータベース API を使用するより簡単にデーターベースにアクセスできます。

ページのトップへ

10.3. ストアド プロシージャ

ストアド プロシージャは、SQL ステートメントの集まりをカプセル化し、名前をつけてサーバーに格納します。一度作成したストアド プロシジャーはクライアントから何度でも繰り返し実行できます。

ストアド プロシージャはサーバー上で実行され、クライアントには、実行結果のみを返します。

図 9. ストアド プロシージャの作成と実行

• ストアド プロシージャの作成

ストアド プロシージャを作成するときは、SQL ステートメントの構文解析が行われます。 SQL Server は、ストアド プロシージャ名を現在のデータベースのシステムテーブルに格納します。構文エラーが見つかるとストアド プロシージャは作成されません。

• ストアド プロシージャの初回実行

ストアド プロシージャが初めて実行されるとき、クエリ プロセッサでオブジェクト解決処理を行います。ストアド プロシージャで参照しているテーブルが存在しないと実行時エラーとなります。ストアド プロシージャが正常に解決されると、SQL Server クエリオプティマイザが最適化を行い実行プランを作成します。実行プランをコンパイルして、プロシージャ キャッシュに格納します。2 回目以降に呼出された場合は、プロシージャ キャッシュ内の実行プランを再利用するので効率的に実行されます。

ページのトップへ

10.4. トリガ

トリガは、トリガの作成されたテーブルを変更するたびに実行される特殊なストアド プロシージャです。トリガはユーザテーブルと関連付けられており、テーブルでの挿入、更新、削除が行われると、登録されたトリガが自動的に起動されます。トリガを直接起動することはできません。トリガとトリガを起動するステートメントは単一のトランザクションとして扱われます。トリガ内の任意の場所からロールバックすることができます。トリガを作成するには、CREATE TRIGGER ステートメントを使用します。トリガを定義するテーブル、トリガを実行するイベント、トリガによって実行される SQL ステートメントを指定します。トリガは、複雑なデータ整合性の適用や、データベース内の関連テーブル全体での変更の連鎖を行います。

ページのトップへ

11. データウェアハウスと OLAP

SQL Server が提供するデータベースは、トランザクション処理を主体とする基幹系データベースとして利用から、企業分析を行う情報系データベースでの利用へと拡大しています。データウエア ハウスについて説明します。

11.1. データウェアハウスの特徴

データ ウエアハウスとは、企業の情報を集約し、企業分析を行うためのデータのことです。データ ウエアハウスに保存されているデータは、OLTP システムのデータとは異なる性質を持っています。

サブジェクト指向
併合性
不揮発性
履歴性

データ ウエアハウスは企業全体のデータを保存しますが、データマートは特定の部門や特定業務だけのデータを保存します。

データ ウエアハウジングを構成するコンポーネントは以下のとおりです。

図 10. データウエア ハウジングを構成するコンポーネント

11.2. 多次元モデル

• スター スキーマ

  データ ウエアハウスでは、データをスター スキーマと呼ばれる構造に編成します。スター スキーマの特徴は、中心にファクト テーブルがあり、それを取り囲む様に、数多くのディメンションテーブルがあります。

• キューブ（多次元モデル）

  キューブは、OLAP データベース用の論理的なストレージ構造です。キューブは、ディメンションとメジャーを統合しています。ユーザはこのキューブを操作してクエリーを行います。キューブの各セルには、スプレッドシートのようにそれぞれ １ つの値を保持しています。各セルの値は、ディメンションが交差した場所の値です。例えば、商品、地域、期間ごとの売上が格納されています。

  

  図 11. 　キューブとスライス

• スライス

  スライスは、キューブのどのディメンションのどの項目を他のディメンションの中で抽出するか指定します。

  このキューブの例では、特定の製品（Cherries）の 4 半期ごとのすべての地域を売上を抽出しています。

• ドリルダウン／ドリルアップ

  すべてのディメンションには、階層が含まれています。例えば、期間は、年、四半期、月、日のレベルがあります。階層を構成する複数のレベルに対して、ドリルダウン／ドリルアップが可能です。

11.3. データ マイニング

多くの企業では、データの量が多すぎて、多量のデータから意味のある情報を識別することは困難です。

データ マイニングは、多量のデータから意味のあるパターンやルールを導き出す自動的な処理です。導き出されたパターンから重要な洞察を行い、従来の手作業の分析方法では見落としがちだった情報を得ることができます。

SQL Server Analysis Servicesには、以下のデータ マイニング技法があります。

ページのトップへ

12. Web コンピューティング

Web コンピューティングによるデータ公開やデータ交換が一般化されています。 Webコンピューティングの現状について説明します。

12.1. Ｗｅｂ サーバと ＤＢ サーバの連携

WWW の普及により、インターネットベースの Web システムの需要が高まりました。従来、Web コンテンツは静的な HTML 文書を公開するだけでしたがが、動的なコンテンツに変化しました。さらに、取り扱っているデータもファイルから、データベースへと変化しています。クライアントにはWebブラウザのみを配置します。業務処理は Web サーバーのアプリケーションプログラムで実行されます。IIS (Internet Information Server) は WindowsNT/2000 で動作する Web サーバーです。IIS では、下記のゲートウェイインターフェースを使用して Web アプリケーションを開発できます。

• Web アプリケーションのセッション管理

クライアント／サーバーアプリケーションは、１ つのセッション（接続）でデータ交換を行いますが、Web アプリケーションを作成した場合、Web ブラウザと Web サーバー間のやり取りは １ 度のデータ交換でセッションは切断されます。そのため、連続したデータ交換を行うためには、接続情報を維持しておく必要があります。

12.2. ＸＭＬ

マークアップランゲージは、テキスト文書の中に記号をつけて、文書の構造や表現するための言語です。具体的な言語には HTML、XML があります。ＸＭＬ（eＸtensible Markup Language）は HTML と同様に SGML （Standard Generalized Markup Language） から派生しました。 HTML では、文書のレイアウトや、構造をタグを使用して記述出来ますが、定義済みのタグしか使用することが出来ません。そのため、HTML 文書中のデータに対して意味付けを行うことが出来ません。XML では、文書中のデータに独自のタグ付けを行うため、データに意味付けを行うことが出来ます。

XML は拡張可能なマークアップ言語です。以下の特徴があります。タグの意味を独自に定義できるテキストファイルとして保存できる

XML は、企業間の電子データの交換において重要な言語です。今後広く使用されます。

• SQL Server の XML 対応

  SQL Server は、XML に対応しています。SELECT ステートメントで FOR XML AUTO 句を使用すると、以下の処理を行います。

  クエリ結果尾を文字列で返す
  データ属性をタグとして返す

結果は、すべての列が １ つの文字列に結合して返されます。クライアントブラウザはタグを使用して、返されたデータをフォーマットします。

• SQL Server と IIS の連携

HTTP プロトコルを使用し、URL を記述することで、SQL Server にアクセスすることができます。テーブルに直接アクセスできます。

SQL Server と IIS の連携を行って HTTP を使用して、SQL Server にアクセスできるようになります。SQL Server と IIS の連携を行うには、IIS の仮想ディレクトリーの設定を行う必要があります。

SQL Server の IIS 仮想ディレクトリー管理ツールを使用します。

図12. WebブラウザからのXMLの利用

ページのトップへ