Chapter Two

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ゆりなよしくに
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分離レベル(isolation level) 3つの回避可能な現象という観点から 4 つの分離レベルが定義トランザクションが別のトランザクションと

一度読みとったときに別トランザクションによってそのデータが変更削除されたことが明らかになる現象 3.

3 3つの回避可能な現象 1. 内容を保証しない読み取り(dirty read) まだコミットされていないトランザクションが書き込んだデータを別のトランザクションが読んでしまう現象 2. non-repeatable read あるトランザクションが以前に読みとったデータをもう一度読みとったときに別トランザクションによってそのデータが変更削除されたことが明らかになる現象 3. phantom read(仮読み取り) あるトランザクションが検索条件を満たす一連の行を戻す問合せを2度実行する間にコミットされた別のトランザクションによってその条件を満たす新しい行が 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 3 挿入されたことが明らかになる現象

4 分離レベルと異常の関係分離レベル異常 read uncommitted read committed repeatable read lost update dirty read 内容を保証しない読み取り nonrepeatable read serializable phantom read 仮読み取り発生しえる発生しない 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 4

6 直列可能性トランザクションの分離モデル複数のトランザクションが同時ではなく 1 つずつ ( 直列に ) 実行された結果と同じになることあるトランザクションが問い合わせ実行中の表に対して他のトランザクションは挿入はできない異常回避のために単純に順番に実行 ( 直列実行 ) するか? 結果は正しくても並列性は向上しない直列可能性を持つ ( 直列実行した場合の結果のどれかになる ) ように複数のトランザクションを並列実行させる必要がある 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 6

11 直列可能か? 時間経過 T1 T2 read_item(x); write_item(x=x+70); write_item(x); read_item(x); write_item(x=x+30); read_item(y); write_item(x=800); write_item(y=y+10); read_item(y); write_item(y=y+50); 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 11

ロック方式占有ロック (exclusive/write) トランザクションが INSERT 文 UPDATE 文及び DELETE 文であるときのロックのモード他のトランザクションに参照も更新もさせないデータベース更新時に要求共有ロック (shared/read) トランザクションが SELECT

14 ロック方式占有ロック (exclusive/write) トランザクションが INSERT 文 UPDATE 文及び DELETE 文であるときのロックのモード他のトランザクションに参照も更新もさせないデータベース更新時に要求共有ロック (shared/read) トランザクションが SELECT 文によりデータを参照するものであるときのロックのモード他のトランザクションに参照のみを許す. 更新は許さないデータベース参照時に要求する共有ロック同士は両立占有ロックと他のロック ( 共有でも占有でも ) とは互いに 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 14 排他的

16 SQL でロックをかける例 Start transaction Select * from テーブル名 with( ロックオプション ) From 句で指定したテーブルに with 句を使ってロックオプションを指定するロックオプションが HOLDLOCK の場合トランザクションが完了するまで指定されたオブジェクトのロックが持続する 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 16

17 ロックのオプションと分離レベルロックのオプション説明 SELECT 文にだけ適用されるロックを無視するオプション指定したテーブルには共有ロックを掛けずほかのトランザクションが排他ロックを掛けている場合も関係 NOLOCK なく読み込みを実行 READUNCOMMITED コミットされていないトランザクションを読み込んだり読み取りの途中でページがロールバックされたりする可能性ありダーティリードが可能 READ COMMITTED の分離レベルで動作する READCOMMITTED デフォルトのロックレベル REPEATABLEREAD REPEATABLE READ の分離レベルで動作する SERIALIZABLE ロックをすぐに解除するのではなくトランザクション HOLDLOCK の完了時まで保持する 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 17

ロックの実現あるオブジェクトに対してロックモード ( 共有占有 ) そのオブジェクトにロックをもつトランザクションの数 ( 共有なら 1

19 ロック要求のアルゴリズム共有ロックが要求されたとき待ち行列が空占有ロックがかけられていない占有ロックが要求されたとき待ち行列が空いかなるロックもかけられていない条件が満たされない場合はロックの待ち行列に入れる 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. ロックをかけてロックテーブルを更新 ( トランザクションを 1 増やす ) ロックをかけてロックテーブルを更新 19

22 例 :x=20, y=30 の場合どうなるか T1 read_lock(y); read_item(y); unlock(y); write_lock(x); read_item(x); X=X+Y; write_item(x); unlock(x); T2 read_lock(x); read_item(x); unlock(x); write_lock(y); read_item(y); Y=X+Y; write_item(y); unlock(y); 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 22

例 :x=20, y=30 の場合どうなる時間経過 T1 read_lock(y);

read_item(y); Y=X+Y; write_item(y); unlock(y);

23 例 :x=20, y=30 の場合どうなる時間経過 T1 read_lock(y); read_item(y); unlock(y); write_lock(x); read_item(x); X=X+Y; write_item(x); か T2 Unlock が早すぎると違う結果になってしまう read_lock(x); read_item(x); unlock(x); write_lock(y); read_item(y); Y=X+Y; write_item(y); unlock(y); 違う結果になったら困るので unlock(x); 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 23

24 Two Phase Locking Protocol (2PL 2 相ロック ) Two phase locking protocol 全てのロック操作が終了した後アンロックするロックフェーズ (growing phase) とアンロックフェーズ (shrinking phase) が分離ロック獲得とロック解放に分離いったんロックを解放したら追加ロックを行わないトランザクション全部がこれを守れば直列可能 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 24

25 例の 2 相化 T1 read_lock(y); read_item(y); write_lock(x); unlock(y); read_item(x); X:=X+Y; write_item(x); unlock(x); T2 read_lock(x); read_item(x); write_lock(y); unlock(x); read_item(y); Y:=X+Y; write_item(y); unlock(y); 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 25

27 デッドロックデータのロックにより発生するトランザクションがお互いの処理に必要なデータをロックし合って, 処理不能の状態に陥ること T1 T2 時間経過 write_lock(a); write(a); ロック待ち状態 write_lock(b); write(b); write_lock(b); write(b); ロック待ち状態 write_lock(a); write(a); 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 27

28 Deadlock を防ぐ手法 (1) 必要なロックをそれぞれのトランザクションが実行前に一括して全て獲得する一つでもロック出来ないデータがあると何れのデータもロックしない一定時間待ちリトライするこの方法と 2 相ロックを組み合わせて保守的 2 相ロッキングプロトコルという現実的でない為実際には利用されることは無い 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 28

30 Deadlock を防ぐ手法 (3) トランザクションに優先度をつけるトランザクションの優先度 :Timestamp トランザクションを識別するために DBMS によって生成されたユニークな値 ( 通常 ) トランザクション投入時刻 TS(T) 2 つのポリシーのどちらかを守ればデッドロックフリー timestamp の付け方時間が早いトランザクションの優先度が高いトランザクション毎に整数を付与 1 づつ増やす時刻を利用完全に同時に 2 つのトランザクションが駆動されることが無いことを保証しておく 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 30

Deadlock を防ぐ手法 (3) Timestamp に基づく同時実行制御方式 timestamp ポリシー (Ti,Tj が競合 ) Wait-die: Ti の優先度が高ければ Ti を待たせ, そうでなければ Ti をアボート自分が優先度が高いならば待つことができる優先度の低いトランザクションは優先度の高いトランザクションを待つことはない (

31 Deadlock を防ぐ手法 (3) Timestamp に基づく同時実行制御方式 timestamp ポリシー (Ti,Tj が競合 ) Wait-die: Ti の優先度が高ければ Ti を待たせ, そうでなければ Ti をアボート自分が優先度が高いならば待つことができる優先度の低いトランザクションは優先度の高いトランザクションを待つことはない ( アボートするから. 自分より先に開始されたトランザクション ( 高い優先度 ) を待つことはない ) Wound-wait: Ti の優先度が高ければ,Tj をアボートし, そうでなければ Ti を待たせる. 自分の優先度が高いならば相手をアボートするそうでなけ 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 31 れば自分が待つ

いずれにしても実行中のトランザクションのうち最初に始まったトランザクションはアボートされないアボートされたトランザクション : 前と同じ

35 Deadlock の検出 Deadlock が発生しているかどうかをチェック Wait-for グラフ ( 待ちグラフ ) Ti Tj : トランザクション Ti がトランザクション Tj の有するロックを待つことを示すグラフがサイクルを持つと : デッドロックタイムアウト一定時間以上待ちが発生するとデッドロックが実際に発生しているかどうかによらずアボートする簡単に実装可能なため良く利用される同時実行トランザクションが一定数を越える場合 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 35

38 楽観的悲観的同時実行楽観的な同時実行制御データの競合は原則として起こらないことを前提トランザクション毎に, 一時作業領域を確保し,read,write の結果を一時保存データ取得時にはロックは行わず更新時にほかのユーザーによる同時更新を検出し, 問題があればアボートして再実行ほかのトランザクションで書き込みがあればアボート書き込みがなければ一時作業領域を DB に書き込む read が多い, 競合発生が少ない場合に使う悲観的同時実行制御競合が起こることを前提にデータ取得時から厳密にロックを制御する方式 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 38

39 二相ロックのバリエーション基本的な (basic )2PL: これまでの定義単に二相にわけるだけ保守的な (Conservative )2PL(Static 2PL) トランザクションは実行開始以前に全てのロックを取得デッドロックフリー実際には全てを申告するのは現実的でない厳密な (Strict )2PL トランザクション終了前 ( コミットアボート ) には全ての排他的ロックを解放しないデッドロックフリーではない厳格な (rigorous )2PL トランザクション終了前 ( コミットアボート ) には全てのロックを解放しない 2012/1/ Eiko Takaoka All Rights Reserved. 39

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Chapter Two Database 第 12 回 : トランザクション処理 ~ 同時実行制御 ~ 上智大学理工学部情報理工学科高岡詠子 No reproduction or republication without written permission. 許可のない転載再発行を禁止します 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 1 今日の授業障害回復機能の復習