排他制御とは？

排他制御の意味

複数の利用者が同じデータに同時にアクセスして更新しようとしたとき、データの矛盾が生じないよう、一時的にアクセスを制限（ロック）する仕組み。

排他制御の具体例

座席予約システムで同じ座席を2人が同時に予約しようとしたとき、先に処理を始めた側がロックを取得し、もう一方の処理を待たせるか失敗させることで二重予約を防ぐ。

排他制御は試験でどう引っ掛けられる？

ロックには読み取りだけ許す共有ロックと、読み書きとも禁じる専有ロックがあり、「ロック＝完全に締め出す」と決めつけると誤る。厳しくかけるほど安全だが待ちが増え、デッドロックを招く点も対で問われる。

排他制御と関連する用語

• デッドロック
• トランザクション

排他制御が出た過去問

• 複数の利用者が同時にデータベースを利用する場合に、1人の利用者がデータ更新中に、同一のデータを別の利用者が参照しようとした。このとき、データの整合性を保障するた…

  正解：更新中の利用者の処理が終了してから参照させる。

  要点：更新中はロックし完了後に参照させて整合性を保つ

  更新の途中にある中途半端な状態のデータを他の利用者が読み取ると、整合性のとれない情報を受け取ってしまう。そこでデータベース管理システムは、対象のデータに施錠（ロック）をかけ、更新側の処理が完了して確定するまで参照側を待たせることで、整合性を保つ。

  出典：平成21年度 秋期 ITパスポート試験 問88（IPA）

• データDを更新する二つの処理A、Bが、①→③→②→④のタイミングで実行された場合、Dの値は幾らになるか。ここで、Dの初期値は2とする。

  正解：7

  要点：排他制御がないと後の書込みが先の更新を消してしまう

  ①で処理AがD＝2を読み、3倍の6を計算する。次に③で処理Bも更新前のD＝2を読み、5を加えて7を得る。②で処理Aが6を書き込むが、④で処理Bが自分の計算結果7を上書きするため、最終的なDは7となる。これは排他制御をしないと先の更新が失われる「更新の消失」の典型例である。

  出典：平成21年度 春期 ITパスポート試験 問82（IPA）

• クロック周波数2GHzのプロセッサにおいて一つの命令が5クロックで実行できるとき、1命令の実行に必要な時間は何ナノ秒か。

  正解：2.5

  要点：1命令の時間＝クロック周期×必要クロック数

  クロック周波数2GHzは1秒間に20億回のクロックが刻まれることを意味し、1クロックの時間は1÷(2×10^9)秒＝0.5ナノ秒になる。1命令が5クロックで実行できるなら、0.5×5＝2.5ナノ秒が必要な時間である。

  出典：平成22年度 秋期 ITパスポート試験 問57（IPA）

• 情報の"機密性"や"完全性"を維持するために職場で実施される情報セキュリティの活動a〜dのうち、適切なものだけをすべて挙げたものはどれか。a PCは、始業時から…

  正解：b, c, d

  要点：離席時のロックと資料の放置防止が基本

  席を離れるときにロックしないPCは、誰でも操作でき、情報の閲覧も改変も許してしまうためaは不適切である。重要な媒体の施錠保管（b）、送受信した資料をすぐ回収すること（c）、ホワイトボードの書込みを消すこと（d）は、いずれも第三者に情報を見られたり持ち去られたりするのを防ぐ活動として適切である。

  出典：平成22年度 秋期 ITパスポート試験 問78（IPA）

• データベース管理システムを利用する目的はどれか。

  正解：複数の利用者がデータの一貫性を確保しながら情報を共有する。

  要点：DBMSは一貫性を保ちながらデータを共有させる仕組み

  DBMS（データベース管理システム）は、複数の利用者やプログラムが同時に同じデータを扱っても矛盾が生じないよう、排他制御やトランザクション管理によって一貫性を保ちながらデータを共有できるようにする仕組みである。あわせて障害回復や機密保護の機能も備えるが、OSの代わりになったり、バックアップを不要にしたりするものではない。

  出典：平成23年度 秋期 ITパスポート試験 問53（IPA）