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TiDB ペシミスティックトランザクションモード

TiDB の使用法を従来のデータベースに近づけ、移行コストを削減するために、TiDB は v3.0 から、オプティ悲観的トランザクションモデルに加えて楽観的ミスティックトランザクションモードをサポートします。このドキュメントでは、TiDB悲観的トランザクションモードの機能について説明します。

注記：
v3.0.8 以降、新しく作成された TiDB クラスターはデフォルトで悲観的トランザクションモードを使用します。ただし、既存のクラスターを v3.0.7 以前から v3.0.8 以降にアップグレードする場合、これは影響しません。つまり、新しく作成されたクラスターのみがデフォルトで悲観的トランザクションモードを使用します。

トランザクションモードの切り替え

tidb_txn_modeシステム変数を構成することで、トランザクションモードを設定できます。次のコマンドは、クラスター内に新しく作成されたセッションによって実行されるすべての明示的なトランザクション (つまり、非自動コミットトランザクション) を悲観的トランザクションモードに設定します。

SET GLOBAL tidb_txn_mode = 'pessimistic';

次の SQL ステートメントを実行して、悲観的トランザクションモードを明示的に有効にすることもできます。

BEGIN PESSIMISTIC;

BEGIN /*T! PESSIMISTIC */;

BEGIN PESSIMISTIC;およびBEGIN OPTIMISTIC;ステートメントは、 tidb_txn_modeシステム変数よりも優先されます。これら 2 つのステートメントで開始されたトランザクションはシステム変数を無視し、悲観的トランザクションモードと楽観的トランザクションモードの両方の使用をサポートします。

行動

TiDB の悲観的なトランザクションは、MySQL のトランザクションと同様に動作します。 MySQL InnoDBとの違いの小さな違いを参照してください。

悲観的トランザクションのために、TiDB はスナップショット読み取りと現在の読み取りを導入します。

スナップショット読み取り: トランザクションの開始前にコミットされたバージョンを読み取る、ロックされていない読み取りです。 SELECTステートメントの読み取りはスナップショット読み取りです。
現在の読み取り: 最新のコミットされたバージョンを読み取るロックされた読み取りです。 UPDATE 、 DELETE 、 INSERT 、またはSELECT FOR UPDATEステートメントの読み取りは現在の読み取りです。

次の例では、スナップショット読み取りと現在の読み取りについて詳しく説明します。

セッション1	セッション2	セッション3
CREATE TABLE t (INT);
T 値に挿入(1);
悲観的になり始める。
UPDATE t SET a = a + 1;
	悲観的になり始める。
	SELECT * FROM t; -- スナップショット読み取りを使用して、現在のトランザクションが開始される前にコミットされたバージョンを読み取ります。結果は a=1 を返します。
		悲観的になり始める。
		更新するには t から * を選択してください。 -- 現在の読み取り値を使用します。ロックがかかるまで待ちます。
専念; -- ロックを解除します。セッション 3 の SELECT FOR UPDATE 操作はロックを取得し、TiDB は現在の読み取りを使用して最新のコミットされたバージョンを読み取ります。結果は a=2 を返します。
	SELECT * FROM t; -- スナップショット読み取りを使用して、現在のトランザクションが開始される前にコミットされたバージョンを読み取ります。結果は a=1 を返します。

UPDATE 、 DELETEまたはINSERTステートメントを実行すると、最新のコミットされたデータが読み取られ、データが変更され、変更された行に悲観的ロックが適用されます。
SELECT FOR UPDATEステートメントの場合、悲観的ロックは、変更された行ではなく、コミットされたデータの最新バージョンに適用されます。
ロックは、トランザクションがコミットまたはロールバックされると解放されます。データを変更しようとする他のトランザクションはブロックされ、ロックが解放されるまで待つ必要があります。 TiDB はマルチバージョン同時実行制御 (MVCC) を使用するため、データを読み取ろうとするトランザクションはブロックされません。
システム変数tidb_constraint_check_in_place_pessimisticを設定すると、一意制約チェックによる悲観的ロックをスキップするかどうかを制御できます。詳細は制約参照してください。
複数のトランザクションが互いのロックを取得しようとすると、デッドロックが発生します。これは自動的に検出され、トランザクションの 1 つがランダムに終了し、MySQL 互換のエラーコード1213が返されます。
トランザクションは、新しいロックを取得するまで最大innodb_lock_wait_timeout秒 (デフォルト: 50) 待機します。このタイムアウトに達すると、MySQL 互換のエラーコード1205が返されます。複数のトランザクションが同じロックを待機している場合、優先順位はトランザクションのstart tsにほぼ基づきます。
TiDB は、同じクラスター内で楽観的トランザクションモードと悲観的トランザクションモードの両方をサポートします。トランザクションの実行にはどちらのモードも指定できます。
TiDB はFOR UPDATE NOWAIT構文をサポートしており、ブロックせず、ロックが解放されるまで待機しません。代わりに、MySQL 互換のエラーコード3572が返されます。
Point GetとBatch Point Get演算子がデータを読み取らない場合でも、指定された主キーまたは一意キーはロックされ、他のトランザクションが同じ主キーまたは一意キーにデータをロックしたり書き込んだりすることがブロックされます。
TiDB はFOR UPDATE OF TABLES構文をサポートします。複数のテーブルを結合するステートメントの場合、TiDB はOF TABLESのテーブルに関連付けられた行にのみ悲観的ロックを適用します。

MySQL InnoDBとの違い

TiDB が WHERE 句で範囲を使用する DML またはSELECT FOR UPDATEステートメントを実行する場合、範囲内の同時 DML ステートメントはブロックされません。

例えば：

CREATE TABLE t1 (
 id INT NOT NULL PRIMARY KEY,
 pad1 VARCHAR(100)
);
INSERT INTO t1 (id) VALUES (1),(5),(10);

BEGIN /*T! PESSIMISTIC */;
SELECT * FROM t1 WHERE id BETWEEN 1 AND 10 FOR UPDATE;

BEGIN /*T! PESSIMISTIC */;
INSERT INTO t1 (id) VALUES (6); -- blocks only in MySQL
UPDATE t1 SET pad1='new value' WHERE id = 5; -- blocks waiting in both MySQL and TiDB

この動作は、TiDB が現在ギャップロックをサポートしていないためです。

TiDB はSELECT LOCK IN SHARE MODEをサポートしていません。
SELECT LOCK IN SHARE MODEを実行すると、ロックなしと同じ効果があり、他のトランザクションの読み取りまたは書き込み操作はブロックされません。
DDL により、悲観的トランザクションのコミットが失敗する可能性があります。
MySQL で DDL を実行すると、実行中のトランザクションによってブロックされる可能性があります。ただし、このシナリオでは、DDL 操作が TiDB でブロックされないため、悲観的トランザクションのコミットがERROR 1105 (HY000): Information schema is changed. [try again later]します。 TiDB はトランザクションの実行中にTRUNCATE TABLEステートメントを実行するため、 table doesn't existエラーが発生する可能性があります。
START TRANSACTION WITH CONSISTENT SNAPSHOTを実行した後も、MySQL は他のトランザクションで後で作成されるテーブルを読み取ることができますが、TiDB は読み取ることができません。
自動コミットトランザクションでは、楽観的ロックが優先されます。
悲観的モデルを使用する場合、自動コミットトランザクションは最初に、オーバーヘッドの少ない楽観的モデルを使用してステートメントをコミットしようとします。書き込み競合が発生した場合、トランザクションの再試行には悲観的モデルが使用されます。したがって、 tidb_retry_limitを0に設定しても、書き込み競合が発生した場合、自動コミットトランザクションは依然としてWrite Conflictエラーを報告します。
autocommit SELECT FOR UPDATEステートメントはロックを待機しません。
ステートメントのEMBEDDED SELECTで読み取られたデータはロックされません。
TiDB で開いているトランザクションはガベージコレクション(GC) をブロックしません。デフォルトでは、悲観的トランザクションの最大実行時間は 1 時間に制限されます。 TiDB 構成ファイルの[performance]の下のmax-txn-ttlを編集することで、この制限を変更できます。

分離レベル

TiDB は、悲観的トランザクションモードで次の 2 つの分離レベルをサポートします。

デフォルトは反復可能な読み取りで、MySQL と同じです。
注記：
この分離レベルでは、最新のコミットされたデータに基づいて DML 操作が実行されます。動作は MySQL と同じですが、TiDB の楽観的トランザクションモードとは異なります。 TiDB と MySQL 反復読み取りの違いを参照してください。
コミットされた読み取り。この分離レベルはSET TRANSACTIONステートメントを使用して設定できます。

悲観的なトランザクションコミットプロセス

トランザクションのコミット処理では、悲観的トランザクションと楽観的トランザクションは同じロジックを持ちます。どちらのトランザクションも 2 フェーズコミット (2PC) モードを採用しています。悲観的トランザクションの重要な適応は、DML の実行です。

TiDB pessimistic transaction commit process

悲観的トランザクションでは、2PC の前にAcquire Pessimistic Lockフェーズが追加されます。このフェーズには次の手順が含まれます。

(楽観的トランザクションモードと同じ) TiDB はクライアントからbeginリクエストを受け取り、現在のタイムスタンプはこのトランザクションの start_ts です。
TiDBサーバーがクライアントから書き込み要求を受信すると、TiDBサーバーはTiKVサーバーに対して悲観的ロック要求を開始し、ロックは TiKVサーバーに対して永続化されます。
(楽観的トランザクションモードと同じ) クライアントがコミットリクエストを送信すると、TiDB はオプティ楽観的トランザクションモードと同様の 2 フェーズコミットの実行を開始します。

Pessimistic transactions in TiDB

パイプライン化されたロックプロセス

悲観的ロックを追加するには、TiKV にデータを書き込む必要があります。ロックが正常に追加されたことの応答は、 Raftを介してコミットおよび適用された後にのみ TiDB に返されます。したがって、楽観的トランザクションと比較して、悲観的トランザクションモードのレイテンシーは必然的に長くなります。

ロックのオーバーヘッドを削減するために、TiKV はパイプラインロックプロセスを実装します。データがロックの要件を満たした場合、TiKV はただちに TiDB に後続のリクエストを実行し、悲観的ロックに非同期で書き込むように通知します。このプロセスにより、ほとんどのレイテンシーが短縮され、悲観的トランザクションのパフォーマンスが大幅に向上します。ただし、TiKV でネットワーク分割が発生した場合、または TiKV ノードがダウンした場合、悲観的ロックへの非同期書き込みが失敗し、次の側面に影響を与える可能性があります。

同じデータを変更する他のトランザクションはブロックできません。アプリケーションロジックがロックまたはロック待機メカニズムに依存している場合、アプリケーションロジックの正確さが影響を受けます。
トランザクションのコミットが失敗する可能性は低いですが、トランザクションの正確さには影響しません。

アプリケーションロジックがロックまたはロック待機メカニズムに依存している場合、または TiKV クラスターの異常が発生した場合でもトランザクションコミットの成功率をできる限り保証したい場合は、パイプラインロック機能をTiDB Cloudサポートにお問い合わせくださいにすることができます。

インメモリ悲観的ロック

v6.0.0 では、TiKV にメモリ内悲観的ロックの機能が導入されています。この機能が有効になっている場合、悲観的ロックは通常、リージョンリーダーのメモリにのみ保存され、ディスクに保存されたり、 Raftを介して他のレプリカに複製されたりしません。この機能により、悲観的ロックを取得するオーバーヘッドが大幅に削減され、悲観的トランザクションのスループットが向上します。

メモリ内の悲観的ロックのメモリ使用量がリージョンまたは TiKV ノードのメモリしきい値を超えると、悲観的ロックの取得はパイプライン化されたロックプロセスになります。リージョンがマージされるか、リーダーが転送されると、悲観的ロックの損失を避けるために、TiKV はメモリ内の悲観的ロックをディスクに書き込み、それを他のレプリカに複製します。

インメモリ悲観的ロックはパイプラインロックプロセスと同様に実行され、クラスターが正常な場合はロックの取得に影響を与えません。ただし、TiKV でネットワークの分離が発生したり、TiKV ノードがダウンしたりすると、取得した悲観的ロックが失われる可能性があります。

アプリケーションロジックがロック取得またはロック待機メカニズムに依存している場合、またはクラスターが異常な状態にある場合でもトランザクションコミットの成功率をできる限り保証したい場合は、メモリ内の悲観的ロックを無効にする必要があります。特徴。

この機能はデフォルトで有効になっています。これを無効にするには、TiKV 構成を変更します。

[pessimistic-txn]
in-memory = false

この機能を動的に無効にするには、TiKV 構成を動的に変更します。

set config tikv pessimistic-txn.in-memory='false';