データベース管理システムのOSS動向

オープンソース
オープンソースソフトウェア
データベース管理システム
XMLデータベース
データベース管理システムのOSS動向
ITシステムにおけるオープンソースソフトウェア（OSS）活用の波は現在
こ た に な お や おくむら
まさかず
Linuxを中心に進展しています．DBMS（DataBase Management System：デー
小谷 尚也 /奥村 昌和
タベース管理システム）等のミドルウェアについても商用ITシステムで十分
えのもと
使えるOSSが多数出てきており，商用ソフトウェアに比べて特にコスト削減
榎本 俊文 /坂田 哲夫
効果が大きいことからITシステムにおける次のOSS化の波として注目されて
ほうにし たかし
います．OSSのDBMSである，PostgreSQL，MySQL，Firebird等の動向と，
芳西
崇 /櫻井 紀彦
としふみ さ か た て つ お
さくらい
のりひこ
PostgreSQLをベースにしたXML-DBMSである， Xmics/Postgre SQLの開発動
NTTサイバースペース研究所
向について紹介します．
OSS-DBMSの重要性
OSS-DBMS（ DataBase Management System）は，オープンソースソフ
トウェア（OSS）として古くから有名な
UNIX系のツール群やLinux等と同様
えられる実力を秘めており，今後は
のQ L92/SQL99 (1)やその他の最新の
OSS-DBMS活用がITシステムコスト
機能をサポートし，機能的には 商用
削減 のキーになっていくでしょう．
DBMSに引けをとらないものとなってい
ます．
OSS-DBMSの動向
BSD（Berkeley Software Distribution）
現 在 注 目 されている著 名 なO S S -
ライセンス (2) を採用し，個人使用・商
の長い歴史があり，各々が持つ特色
DBMSを紹介します（表１）．
用・学術利用など目的を限らず，使
を生かしながら商用DBMSの機能や性
■PostgreSQL
用・変更・配布等にライセンス上の制
能を目指す方向で絶えず開発が続け
られています．
カリフォルニア大学バークレー校で
S t o n e b r e a k e r 教 授 により開 発 が始
約はありません．
■MySQL
また昨今は企業が商用製品として
められた， I n g r e s を起 源 とした
MySQLは 1995年 に TcX Data
開発・販売してきたDBMSをOSS化
POSTGRES Version 4.2をベースに
Konsalt（スウェーデン）のWidenius氏
するケースもあり，OSS-DBMSだか
OSSコミュニティで開発が進められてい
が開発を始め，現在は同国MySQL
らといって商用 ITシステムに使えない
るOSS-DBMSです．ISO（国際標準
A B 社 を中 心 に開 発 が 行 われている
という時代ではありません．むしろ使
化機構）が定めたデータベース言語
OSS-DBMSです．MySQLは高速性
い方によっては商用DBMSを置き換
SQL（Structured Query Language）
を重視して開発が進められているため，
表１ 主要なOSS-DBMSの特徴
PostgreSQL
MySQL
Firebird
Ingres
Cloudscape
最新安定バージョン＊
Ver7.4.5
Ver4.0.20
Ver1.5.1
Ingres r3
未公開
ライセンス条件
BSDライセンス
GPL/商用
IPL
CA-TOSL
未発表
主な対応
プラットフォーム
特 徴
Linux，Windows，
Linux，Windows，
Linux，Solaris，AIX，
Solaris，AIX，HP-UX， Solaris，HP-UX，
HP-UX，FreeBSD等
FreeBSD等
FreeBSD，MacOS X
SQL92/SQL99の主要
機能を実装し多機能．
性能は主要な商用
DBMSと比較して数割
劣る．
商用DBMSと比較して
機能は劣るが，処理速
度は高速（特に問合せ
処理は高速）．
Linux，Windows，
UNIX，OpenVMS
機能はSQL92のエント 機能はSQL92のエント
リレベルに完全準拠． リレベルに準拠．
SQL99もほとんどを実 PostgreSQLと同じ起
装している．
源を持つ．
Javaベース
プログラムサイズが２Ｍ
バイト程度と軽量で，
小規模なシステムに適
している．
＊本年８月26日現在
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NTT技術ジャーナル 2004.12
特
集
表２ PostgreSQLのトランザクション対応機能
項 目
意 味
対応する機能
実現度＊
原子性
データベースを操作するトランザクションは，そのすべての操作が
BEGIN，COMMIT，ROLLBACKなど，トランザクショ
実行されて記録を残すか，あるいは何の操作の記録も残さないか，
ンの開始・終了を指定するSQL文を実装．
のどちらかでなければならない．
○
一貫性
一貫した（矛盾のない）状態のデータベースを操作するトランザク データベース更新時の一貫性破壊を検出するための，
ションは，それが完了した際にもデータベースを一貫した状態に保つ． ASSERTION等のSQL文を実装．
○
隔離性
複数のトランザクションを並行して実行させても，そのことによる
多数のトランザクションを効率よく実行させるための
異常がなく，それらのトランザクションが順次実行されているかに
MVCC機構を実装．
見える．
○
持続性
いったんトランザクションが完了し，その結果を正しいものとして クラッシュ時にも正常なデータベース内容を復元する
△（7.4）
コミットすると，その結果はあらゆる障害にもかかわらず保存さ WAL機構を実装．次期バージョン（8.0）では，メディ
○（8.0）
れる．
ア障害からの回復も可能．
＊ ○：商用DBMSに比して遜色なし △：多少の遜色あり
機能的には商用DBMSに比べ多少見
劣りする部分もありますが，特に問合
ち，機能が豊富なPostgreSQ Lを例
SQLは同じ起源に至ります．
ライセンス条件はCA-TOSL（CA(3)
としてどのような機能を実現している
かを紹介します．
せ処理速度の速さには定評が あり，
Trusted Open Source License）
W W W（World Wide Web）サーバの
を採用し，Ingresのソースコードを製
バックエンド用DBMSとして広く利用
品とともに提供することを条件として，
タベースを検索・更新するための問合
されています．
自社製品に組み込むことが可能です．
せ機能，②トランザクション処理を可
■Cloudscape（Derby）
能にするための機能，③ 運用を支援
ライセンス条 件 は G P L （ G N U
(2)
DBMSの持つ多様な機能は，①デー
するための機能，に大別できます．
General Public License） と商用
Cloudscapeは本年８月にIBMが
（有償）ライセンスが選択可能となっ
ASF（Apache Software Foundation）
(1)
ています．
にソースコードを提供することを発表し
S Q L の 現 在 の規 格 は S Q L 9 9 です
■Firebird
たJavaベースのDBMSです．
検索・更新の基本機能
が，機能が膨大であるため，実装すべ
Cloudscapeはプログラムサイズが２M
き基本的な機能として「中核SQL」
OSSとして公開したInterBase6.0の
バイト程度と軽量であることが特徴です．
が推奨されています．PostgreSQL7.4
ソースコードを基にOSSコミュニティで開
現在，I B M から提供されたソース
では利用頻度が低いと見られる機能を
発が進められているOSS-DBMSです．
コードについてライセンスやソースコー
除き，中核 SQLのほぼ９割を実装し
機能的にはSQL92のEntry Level 1に
ドの完全性がASFの基準に適合する
ており，SQLのサポートに関しては商
完全に準拠しており，SQL 99のほと
かどうかのチェック中であり，チェッ
用DBMSに比べ遜色のないものとなっ
んどを実装しています．また軽量で設
クが完了後 OSSになる予定です．
ています．
F i r e b i r d は 2 0 0 0 年 にB o r l a n d が
定や管理が簡単であるという特徴もあ
IngresやCloudscapeはソースコー
またSQL言語の実行機構に関して
ドが最近公開されたばかりですので，
も，効率を高めるための最適化機構と
OSS開発コミュニティが形成されるの
して，データベース内の値の分布に基
Public License） を採用し，商用
か，特定の企業が開発を行うのか等，
づいた処理方式 の選択機構（コスト
目的であっても無料で利用することが
今後の開発体制について，現時点で
ベース最適化）が実装され，この点で
可能です．
は明らかではありません．しかし出所
も十分実用的なレベルに達しています．
■Ingres
がどちらもしっかりとした実績のある
(2)
ところですので，OSS-DBMSの中で
DBMSを利用する目的の１つはト
ります．
ライセンス条件はIPL（InterBase
(2)
I n g r e s は本 年 ５ 月 にC o m p u t e r
Associates InternationalからOSS化
する方針が発表され，本年８月にソー
スコードが公開された OSS-DBMSで
す．歴史をたどるとIngresとPostgre
一定の地位を築いていくでしょう．
OSS-DBMSの機能概要
ここでは，前述のOSS-DBMSのう
トランザクション関連の機能
ランザクションの実現です．トランザ
クションが満たすべき４つの性質（原
子性，一貫性，隔離性，持続性）を
実現するためのPostgreSQLの機能
NTT技術ジャーナル 2004.12
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オープンソースソフトウェア
を表２に示します．
表２で注目すべき点として，隔離性
を保証しつつトランザクションの実行
XML
効率を高めるためのMVCC（Multi
RDB
Version Concurrency Control：
多版型同時実行制御）機構や，シス
<book>
<title>OSS-DBMS</title>
テムクラッシュのような障害時にもト
<author>電電太郎</author>
ランザクションの実行結果を保護する
<date>2004/12/10</date>
こ と が で き る WAL（ Write Ahead
XML-data
①丸ごと格納
…
</book>
②各要素を各カラムに
Logging：ログ先行書込み）機構の実
title
author
date
現が挙げられます．また現在，βバー
ジョンが公開されている次期バージョ
ノード
ン（8.0）では，ディスク破損のよう
木構造
なメディア障害の際にもバックアップ
リンク
ノード表
③ノードとリンクに分けて
とログを使ってデータベース内容を復
リンク表
元するPITR（Point In Time Recovery）
機構が実現され，この点においても商
用DBMSと比べて大きな差がなくなり
ます．
(3)
図１ XMLデータのRDBへの格納手法
運用支援機能
運 用 を支 援 するための機 能 で は，
データベースのバックアップ作成や，
XMLデータのDBMSへの格納には，
それぞれ表に格納する手法
エラー発生時の報告といった基本的な
X MLデータをその構造のまま格納で
このうち，①と②の手法について説
部分についてはOSS-DBMSでも完備
きるネイティブ XML-DBMSを使う方
明します．まず①の手法は，XMLデー
しています．
法と，信頼性に関してすでに十分な歴
タ全体を格納したり取り出したりする
他方，商用DBMSでは，これらの
史と実績のあるRDBMS（Relational
場合に適しており，そのような用途で
機能に加え昨今特に運用監視等の保
DBMS）にXMLデータの構造を変換
は高速に動作します．また構造の定
守ツールの充実に注力されています．
して格納する方法があります．ここで
まっていないXMLデータの取り扱いが
この方 面 では， O S S - D B M S は商 用
は後者の技術をPostgreSQ Lに適用
可能です．しかしXMLデータの一部
DBMSに一歩及ばずという状況です．
OSS-DBMSを活用した
(4)
した「Xmics/PostgreSQL」 につ
の取出しや更新などの部分的な操作に
いて紹介します．
は時間がかかってしまいます．それに
X M L データをR D B （ R e l a t i o n a l
対し② の手法は，データ全体の入出
DataBase）に格納するには，大きく分
力に対してはXML構造の再構築を行
けて次の３つの手法があります（図１）
．
わなければならないため時間がかかり
おけるメッセージ交換フォーマットとし
① XMLデータを丸ごと１つのカラ
ますが，部分的な操作には適しており
て，XMLをベースとした規格が主流に
ムに格納し，検索のキーとする要
高速に動作します．またデータ格納後
なりつつあります．通信されるX M L
素にだけインデクスを作成する手法
はSQ L 操作が可能で，RDBMSに対
XML-DBMSの開発
インターネット上の企業間取引などに
データをそのまま蓄積・検索したいと
②
XMLデータの各要素をそれぞ
いう要求の高まりを見越し，NT Tサ
れ表のカラムにマッピングして格
イバースペース研究所では，従来より
納する手法
XML -DBMSに関する研究開発を行っ
てきました．
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NTT技術ジャーナル 2004.12
する機能追加部分も少なくてすむとい
うメリットがあります．
どちらの手法がよいかは，適用する
③ XMLの木構造モデルに基づき，
アプリケーションやXMLデータによっ
各要素をノードとリンクに分解し，
て異なりますので，DBMSとしては両
特
集
各種アプリケーション
XML Schema
XQuery
XML-DBMS
として見える
ミドルウェア部
スキーマ
変換ツール
PostgreSQL
機能拡張部
HDD
図２ Xmics/PostgreSQLの構成
方の対応機能を持っておき，選択でき
技術ですが，Po s t gr e SQ L のソース
るようにしておくことが望ましいとい
コードが公 開 されていることにより
えます．
PostgreSQLの内部処理に合わせた
Xmics/PostgreSQ Lでは，この２
処理の最適化を図ることができ，高速
つの手法に対応した機能を持ち，さら
かつ信頼性の高い安価なXML-DBMS
に組み合わせて使うことも可能です．
を実現することができました．
例えば，１つのXMLデータの中で，
部分的に更新がなされる範囲だけを②
の手法で扱い，残りを①の手法で丸
今後の展開
NT Tサイバースペース研究所では，
ごと格納しておく，といったことが可
OSS-DBMS活用のためのノウハウを
能です．
蓄積するとともに，適用範囲の拡大を
Xmics/PostgreSQLの構成は，ア
ねらって，性能・信頼性・可用性・
プリケーションとPostgreSQLの間に
運用性の向上，高付加価値機能化を
入るミドルウェア部分とPostgreSQL
推進します．
の機能拡張部分で実現され（図２），
■参考文献
アプリケーションに対してはRDBを意
(1) “information technology―Database Languages
―SQL，”（JIS X-3005）ISO/IEC 9075-1999.
(2) http://itpro.nikkeibp.co.jp/NIP/license.html
(3) http://www.caj.co.jp/press/2004/05/ingres.htm
(4) 春日・坂田・小谷・芳西：“リレーショナル
データベースを用いたXQuery処理システム
の 実 現 ，” 情 処 学 研 報 2004-DBS-134(II)，
pp.293-299，2004．
識することなくXML-DBMSとしての
アクセスを提供します．さらに，XML
の構造情報から対応するR D B の表構
造を自動的に作成するスキーマ変換
ツールも用意しています．
Xmics/PostgreSQLの基本的な
技術は汎用のRDBMSに適用可能な
（後列左から）榎本 俊文/ 坂田 哲夫/
奥村 昌和/ 櫻井 紀彦
（前列左から）芳西
崇/ 小谷 尚也
DBMSはITシステムの中核を担うコア技
術です．OSS-DBMSの活用方法の探究，適
用領域の拡大に取り組み，より経済的なITシ
ステムの構築に貢献します．
◆問い合わせ先
NTTサイバースペース研究所
OSSコンピューティングプロジェクト
データベース管理グループ
TEL 046-859-2628
FAX 046-859-2768
E-mail [email protected]
NTT技術ジャーナル 2004.12
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