OpenFrame NDBの構造と機能

NDBでは、AIM/DBのデータ定義言語であるADL(AIM Description Language)のSCHEMAとSUBSCHEMAコマンドを使用してデータベースを定義します。

レコードは、データベースにアクセスする際に最も基本となるデータ単位です。実際に意味のあるデータが含まれている情報の単位をレコード、またはレコード・オカレンス(Record occurrence)といい、これらのレコードの集合をレコード型と呼びます。

レコード型はデータ項目で構成されます。各データ項目には一意の名前が付けられ、英字、数字、英数字を使用できます。レコード型は、名前、エントリ・メソッドなどの固有の属性を持ちます。

NDBのレコード型は、データベースの表として構成されます。レコードは表の行として構成され、データ項目は表の列として構成されます。

セットは、レコード間の関係を示しており、基本的に2つのレコード型が垂直関係で構成されます。

垂直関係で親に当たるレコードをオーナー・レコード型、子に当たるレコードをメンバー・レコード型といいます。また、1つ以上のメンバー・レコード型が含まれたセットを混合セット(mixed set)といいます。ただし、オーナー・レコード型には1つのレコード型のみ使用できます。

レコードと同様に、セットも、セット名や固有の属性を持っており、これをセット型といいます。

オーナー・レコード型とメンバー・レコード型の上下関係により、両レコード間には1:Nの関係が成立します。1オーナー・レコードと複数のメンバー・レコードで構成されたレコードのグループをセット・オカレンス(Set occurrence)と呼びます。

セット・オカレンスを構成する方法として、リング構造とリスト構造があります。

NDBでは、セット・オカレンスをRDBの表として構成しており、各レコードのポインター情報が含まれています。

同じレコード型内のレコードは、特定のフィールドに対して重複する値を持つことができます。ただし、重複したフィールドと値を持つレコード数が多ければ多いほど、保存領域が浪費されます。

論理接続とは、各レコードのキーを使用して互いに異なるレコード型に同時にアクセスすることです。つまり、重複が多いフィールドを新しいレコード型として作成し、これを既存のレコードと論理的に接続します。

以下の図は、論理的に接続されているレコード型を示しています。

以下は、論理接続を記述する際に使用される用語についての説明です。

ページは、レコードを保存できる最小単位です。物理ページと論理ページに分けられ、1つ以上の物理ページの集合が論理ページを構成します。

1つのデータセットに存在するすべてのページは同じサイズである必要があります。1つのレンジが複数のデータセットに分散保存される場合は、各データセットのページ・サイズも同じでなければなりません。データベースのパフォーマンスを向上させるために、論理ページの上部に論理ページが存在しており、データベースのI/Oを物理ページ単位ではなく、論理ページ単位で実行すると、隣接するレコードへの高速アクセスが可能になります。

NDBは、AIM/DBと違って1つのレコードが表の行として構成されるため、I/Oがレコード単位で実行されます。

レコードが保存される論理アドレス領域(Logical address space)を、特性とアクセス方法で区別した領域をレンジ(Range)といいます。レンジは論理ページで構成されるため、レンジのサイズは、論理ページの数および論理ページ内の物理ページの数とサイズに応じて決まります。

レンジは、プライム領域とオーバーフロー領域に分けられます。一般的にレコードはプライム領域に保存されます。ただし、プライム領域内の特定の論理ページに新しいレコードを保存する必要があるが、その論理ページがいっぱいになった場合は、オーバーフロー領域から1つの物理ページを取得して使用することができます。プライム領域の論理ページは、新しく追加された物理ページを含め、論理ページを再構成することになります。

NDBでのレンジは、含まれるレコード型の情報をメタデータとして管理し、レンジ単位で検索する際、該当するレコード型の情報を利用して処理することができます。したがって、プライム領域とオーバーフロー領域を区別しません。

レンジは、以下の2タイプに分けられます。

レンジは、サブレンジという小単位で分けることができます。同じレコードであっても特性を考慮して異なるサブレンジに保存することができます。たとえば、都市というフィールドを持つレコードがあり、その都市フィールドに「東京」の値を持つレコードと「神奈川」の値を持つレコードをそれぞれ保存する場合、レンジをサブレンジに分けて保存することができます。

サブレンジのサイズは、論理ページの数および論理ページを構成する物理ページの数とサイズに応じて決まります。レンジをサブレンジで分けた場合は、サブレンジでプライム領域、オーバーフロー領域、セキュリティおよびアクセスに関する設定を行うことができます。また、レンジにはプライム領域を除く、オーバーフロー領域とその他の設定も可能です。

レンジをサブレンジで分けるときは、レンジに保存される最上位レコード内に存在するフィールドをロケーション・キーとして指定します。新しいレコードが保存される際、ロケーション・キーによって保存されるサブレンジが決まります。ロケーション・キーは、スキーマのレンジ・エントリに記述し、各サブレンジが保存するレコードに対するロケーション・キー値は、スキーマのサブレンジ・エントリに記述します。

NDBでサブレンジの保存は、レンジと同様にプライム領域とオーバーフロー領域を区別しません。レコード表のロケーション・キーに該当するフィールドの値に従ってサブレンジ単位で処理します。

レコード型Aとレコード型Bが1つのセットとして構成されたロケーション・セットについて説明します。

Aがオーナー・レコード型で、Bがメンバー・レコード型です。レコードAはレンジAに保存され、レコードBはレンジBに保存されます。メンバー・レコードのBがレンジBに保存される際、同じセット・オカレンスに属するレコードを同じ論理ページに保存することで、データベースのパフォーマンスを向上させることができます。このようなセットをロケーション・セットといいます。

ロケーション・セットには、外部ロケーション・セット(external location set)と内部ロケーション・セット(internal location set)があります。上記例は、外部ロケーション・セットです。内部ロケーション・セットは、オーナー・レコード型とメンバー・レコード型が同じレンジに保存される場合、メンバー・レコードはオーナー・レコードが保存されている論理ページに保存された方が効率的です。

NDBは、セットをデータベースの表として構成し、SQLを使用してセット・オカレンスにアクセスします。したがって、ロケーション・セットで構成しなくても、セット・オカレンスに迅速にクセスすることができるため、ロケーション・セットはサポートしていません。

格納アドレス領域は複数のデータセットで構成することができます。AIM/DBでは、1つのデータセットを1つまたは複数のボリュームに割り当てることがあります。

SLS/DBの最大容量は128GB(STRETCH factor 32を適用した場合)ですが、大量のデータを保存するには十分ではありません。MLS/DBでは、各サブレンジが独立したアドレス体系を持っているため、サブレンジごとに128GBを持つことができます。

ただし、膨大なサイズのMLS/DBを作成するには多くの時間が必要となるため、AIM/DBではMLS/DBを一度で作成するのではなく、サブレンジ単位で作成することができます。

AIM/DBでのMLS/DBは、基本的にサブレンジ単位(再編成など)で処理できるというメリットがありますが、これにはいくつかの制約があります。

特定の内容を検索する方法として、目次と索引を使用する方法があります。NDBでは、目次からの検索はIndex entry methodであり、索引から検索する方法は拡張索引です。