Chapter Two - PDF 無料ダウンロード

トランザクションとは? ある企業の在庫管理システムにおける入出庫の処理の一部仕入れ先から顧客へ直接発送される商品自社で在庫を持たない入庫と出庫は同時に発生したものとして処理入出庫入庫処理出庫処理終了障害などで入庫もしくは出庫のみしか DB に反映できないと大変! 入庫ファイル出庫ファイル入出庫の登録は切り離すことができない 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. このような処理の単位 ( プロセス ) をトランザクションという 3

トランザクション管理トランザクションとはなんでしたか? ユーザから見たひとまとまりの処理単位トランザクションが正常に終了したかしないかで DB に値を反映トランザクションが完了すれば正しいデータとしてDBに反映コミット異常終了したら : 途中まで行われた処理はなかったことにするトランザクション開始以前の状態に戻すロールバック 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 4

トランザクション処理の内容 :ACID 特性 1 つの処理についての制約分割できない処理原子性 ( tomicity) 処理内容が処理の順序や終了状態に関係なく保証されること一貫性 (Consistency) 複数の処理間の関係についての制約他の処理から独立していること同時処理したときと逐次処理したときとの結果が同じ処理途中のデータが他の処理から見えないこと障害等に対して耐久性があること独立性 (Isolation): 耐久性 (Durability): 処理終了後の DB の内容は障害等に影響されずに不変に保たれる 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 6

トランザクション処理のとき実行前と実行後のデータをログとして残しておく Write Ahead Logging データベースバッファをディスクに書き出すのではなくログのみを HD に書き出すコミットされたトランザクションの更新情報はバッファ内に保持されあるタイミングでデータベースへ書き込まれるこれがチェックポイント 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 9

ログによる障害回復 DB への書き込み発生時データの更新前後の内容を必ずログに書き込む REDO: データ更新後の内容 UNDO: データ更新前の内容ログをいつとるか? Write Ahead Logging ログを取る前にデータの更新をすると? UNDO できないコミットしたトランザクションのログがないと? REDO できない 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 10

WAL の基本動作 A) トランザクションログを WAL バッファに書き込み DB バッファ内のデータを変更チェックポイントが実行されるまで HD には反映されない B) コミットされた時点で WAL バッファの内容を WAL ログファイルに書き込む C) チェックポイント時 1. ログバッファをディスクに書き込む 2. DB バッファ内のデータを HD に書き込む 3. WAL ログファイルを新規作成文献 :WAL とは : http://www.interdb.jp/techinfo/postgresql/p-2-09.html 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 11

最新チェックポイント update WAL バッファ A-1) トランザクションログを WAL バッファに書込み commit A-2)DB バッファ内のデータを変更 DB バッファ WAL ログ新規作成 B) WAL バッファの内容を WAL ログファイルに書込みログファイル C-1) WAL バッファの内容を WAL ログファイルに書込み WAL ログ新規作成データ領域 C-2) DBバッファ内のデータをHDに書 2012/1/5 き込む 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 13

障害回復の方針チェックポイント時点で実行中のトランザクションは, チェックポイント以前のログが必要チェックポイント時に実行中のトランザクションは, 障害時点までにコミットしていれば REDO され, それ以外は UNDO チェックポイント以降からスタートしたトランザクションチェックポイント以降のログをチェック 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 14

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 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 20

同時実行に伴って生じる異常 1 T1 と T2 が同じデータを読み出してそれぞれ別の値に更新するこのような異常を T1 問合せ 10 万円読みだす r(10 万円 ) lost update( 先の更新値が失われる ) blind write どちらが先でもどちらかは失われるただしコミットしていない 6 万円おろす書き込む w(4 万円 ) これを防ぐためには read uncommitted 10 万円預金 T2 4 万円読みだす r(10 万円 ) 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 5 万円時間経過 5 万円おろす書き込む w(5 万円 ) 22

同時実行に伴って生じる異常 2 T1が更新中のデータ ( 最終的には別の値になる可能性がある ) をT2が参照してしまうこと ACID 特性のうち一貫性と矛盾するこのような異常を Dirty read T1 10 万円 6 万円おろそうかやはり 3 万円だけにしよう 10 万円 T2 2012/1/5 問合せ預金読みだす r(10 万円 ) 時間経過これを防ぐためには read committed 書き込む w(4 万円 ) 問合せ 4 万円読みだす r(4 万円 ) ただしコミットしていない 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 取り消し操作書き込む w(7 万円 ) 10 万円 7 万円 5 万円はおろせないなあ判断を誤る場合がある 23

同時実行に伴って生じる異常 3 T1 が読んだデータの値を T2 が修正か削除したあと, T1 がもう一度その値を読むと値がいつの間にか変わったり消えたりするこのような異常を non-repeatable read ( 反復不可能読み取り ) T1 問合せ 10 万円読みだす r(10 万円 ) 値がいつの間にか変わっている問合せ読みだす r(5 万円 ) 10 万円 5 万円時間経過預金書き込む T2 コミット 5 万円おろす w(5 万円 ) これを防ぐためには repeatable read 24 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 同じ問い合わせを二回連続して繰り返し ( リピート ) ても同じ結果になると保証できませんという意味

同時実行に伴って生じる異常 4 T1 がデータ検索後,T2 の更新によって,T1 が再度同じ条件で検索した場合前にはなかった値まで結果として得られるこのような異常を phantom read T1 履歴問合せ 10 万円預金 T2 日付操作残高 1/5 預入 30000 1/7 預入 10000 0 読みだす 5 万円書き込む 5 万円おろす w(5 万円 ) 再度問合せコミット 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 日付操作残高 1/5 預入 30000 1/7 預入 10000 0 1/7 引出 50000 読みだす時間経過これを防ぐためには serialize 前はなかった行が 25

non-repeatable readと phantom readの違い non-repeatable read 既存のデータが更新削除されること phantom read 前回は存在していなかったものが同じ問い合わせで出現すること存在したものの過去の像を見せることと現在は存在し過去には存在しなかったものを今も存在しないように見せるとの違いはシステム上では大きな差がある 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 26

3つの回避可能な現象 1. 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 同じ問い合わせを二回連続して繰り返しリピートても同じ結果になると保証しない読み取りコミットの前後で別トランザクションが異なるデータを読み取ってしまう現象 3. phantom read(仮読み取り) T1 から問い合わせのあとT2 から新たな登録を行なった場合に T2 のコミットの前後で T1 の問い合わ 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 27 せに以前は存在しなかったものが出現すること

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 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 29

Repeatable Read データベースの読み取りと変更時にロック変更されたすべてのオブジェクトのロックは EOT まで維持される. データの読み取りロックは EOT まで維持同時実行しているトランザクションがデータに対して行った更新は実行中に読めない新たに挿入されたデータにはロックがかからないので別トランザクションが見ることができる phantom read はあり得る 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 31

Read Committed データベースの読み取りと変更時にロック読み取り後にロックは解除変更されたオブジェクトのロックは EOT まで維持データに対する並列な更新がコミットされればそれを読むことが可能同じデータを二度読んだり問い合わせをすると, 異なる結果が返ってくる non-repeatable read と phantom read はあり得る 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 32

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 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 38 排他的

ロックの粒度と実行効率のトレードオフ同時実行性を高めるためには? ロックの粒度は小さいほうがよいトランザクションの衝突する可能性が大きい CPU の負担も増加 ( ロックをかけたり解除したりする処理が複雑になる ) 粒度が大きいと? トランザクションが衝突する可能性が減る同時実行性は低くなってしまう 2012/1/5 2012 Eiko Takaoka All Rights Reserved. 40