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@mingchun_zhao(趙 明春)inＡＲアドバンストテクノロジ株式会社（ARI）

MySQL vs. TiDB-分散トランザクションの比較検証(10): 同時実行制御(TiDB)

Last updated at Posted at 2022-05-15
[前回] MySQL vs. TiDB-分散トランザクションの比較検証(9): TiDBで銀行振込みのシミュレーション

はじめに

今回から、分散トランザクションの同時実行制御の検証です。
まずは、TiDBの検証から。

同時実行制御(排他制御)とは

  • 複数トランザクションが同時実行中の場合、データ整合性(一貫性)を保つための機能
  • 複数トランザクションからデータベースにアクセスがあった場合、ロックにより同時実行制御(排他制御)を実現

検証シナリオ

image.png

  • トランザクションAは、A銀行からB銀行へ10万円振込む
  • トランザクションBは、B銀行からA銀行へ10万円振込む

二つの分散トランザクションから、同時に振込みボタンが押された、
といったシナリオです。

検証準備

  • 端末を三つ用意します
    • 端末1: TiDBクラスタを起動
    • 端末2: トランザクションAを実行
    • 端末3: トランザクションBを実行

端末1から、TiDBクラスタを起動

$ tiup playground --db 2 --pd 3 --kv 3

端末2から、データベースとテーブルを作成

  • TiDBに接続
$ tiup client

Enterを押すと、コマンドプロンプトが表示されます。

my:root@127.0.0.1:4000=>
  • A銀行のデータベースと口座テーブルを作成

銀行データベース: a_bank
口座テーブル: account
を作成し、レコードをINSERT。
ユーザー: foo
残高: 50万円

CREATE DATABASE a_bank;
USE a_bank;
CREATE TABLE account(name VARCHAR(10) PRIMARY KEY, balance DECIMAL(10,2));
INSERT INTO account VALUES('foo', 500000);
  • B銀行のデータベースと口座テーブルを作成

銀行データベース: b_bank
口座テーブル: account
を作成し、レコードをINSERT。
ユーザー: foo
残高: 50万円

CREATE DATABASE b_bank;
USE b_bank;
CREATE TABLE account(name VARCHAR(10) PRIMARY KEY, balance DECIMAL(10,2));
INSERT INTO account VALUES('foo', 500000);
  • A、B銀行残高を確認
select * from a_bank.account;
 name |  balance  
------+-----------
 foo  | 500000.00 
(1 row)

select * from b_bank.account;
 name |  balance  
------+-----------
 foo  | 500000.00 
(1 row)

検証スタート(悲観的トランザクション)

端末2のセッションから、トランザクションAの振込み開始

  • トランザクションモードを確認
select @@tidb_txn_mode;
 @@tidb_txn_mode 
-----------------
 pessimistic 
(1 row)

デフォルトの悲観的モードになっています。

  • トランザクション開始
start transaction;
START TRANSACTION
  • A銀行から10万円引き出す
update a_bank.account set balance=balance-100000 where name='foo';
UPDATE 1
  • B銀行に10万円振込む
update b_bank.account set balance=balance+100000 where name='foo';
UPDATE 1

ここで、端末3のセッションから、トランザクションBの振込み開始

  • TiDBに接続
$ tiup client

Enterを押すと、コマンドプロンプトが表示されます。

my:root@127.0.0.1:4000=>
  • トランザクションモードを確認
select @@tidb_txn_mode;
 @@tidb_txn_mode 
-----------------
 pessimistic 
(1 row)

デフォルトの悲観的モードになっています。

  • A、B銀行残高を確認
select * from a_bank.account;
 name |  balance  
------+-----------
 foo  | 500000.00 
(1 row)

select * from b_bank.account;
 name |  balance  
------+-----------
 foo  | 500000.00 
(1 row)
  • トランザクション開始
start transaction;
START TRANSACTION
  • B銀行から10万円引き出す
update b_bank.account set balance=balance-100000 where name='foo';
# 1分程、待ち状態。。。
error: mysql: 1205: Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

UPDATEがロック待ち状態となり、1分後ぐらいにタイムアウトします。
悲観的モードでは、相手(トランザクションA)の更新中は、ロック待ちに陥りますね。

では、楽観的トランザクションではどうなるでしょうか。

検証やり直し(楽観的トランザクション)

端末2のセッションから、トランザクションAの振込み開始

  • 今までの処理をロールバック
rollback;
ROLLBACK
  • 楽観的モードに切り替え
set @@tidb_txn_mode='optimistic';
SET

select @@tidb_txn_mode;
 @@tidb_txn_mode 
-----------------
 optimistic 
(1 row)
  • トランザクション開始
start transaction;
START TRANSACTION
  • A銀行から10万円引き出す
update a_bank.account set balance=balance-100000 where name='foo';
UPDATE 1
  • B銀行に10万円振り込む
update b_bank.account set balance=balance+100000 where name='foo';
UPDATE 1

ここで、端末3のセッションから、トランザクションBの振込み開始

  • 今までの処理をロールバック
rollback;
ROLLBACK
  • 楽観的モードに切り替え
set @@tidb_txn_mode='optimistic';
SET

select @@tidb_txn_mode;
 @@tidb_txn_mode 
-----------------
 optimistic 
(1 row)
  • トランザクション開始
start transaction;
START TRANSACTION
  • B銀行から10万円引き出す
update b_bank.account set balance=balance-100000 where name='foo';
UPDATE 1

UPDATEがロック待機せず、一瞬で終わりました。
悲観的モードとは挙動が異なりますね。

  • A銀行に10万円振込む
update a_bank.account set balance=balance+100000 where name='foo';
UPDATE 1

ここも一瞬で終了。

端末2から、トランザクションのステータスを確認

select * from information_schema.tidb_trx\G
*************************** 1. row ***************************
ID: 433218843158773761
START_TIME: 2022-05-15T16:12:16.415+09:00
CURRENT_SQL_DIGEST:
CURRENT_SQL_DIGEST_TEXT:
STATE: Idle
WAITING_START_TIME:
MEM_BUFFER_KEYS: 4
MEM_BUFFER_BYTES: 184
SESSION_ID: 407
USER: root
DB: b_bank
ALL_SQL_DIGESTS: ["f53534242526f5f17dd442bf4429823244510563047efdcc0679741ca5833ea6","df9f53eb4cb1672927cb6374dd27fa80a8124ec0186f390ea41cac113d8428ac","dc5f0aff8b925c386a79b6e33f64e79e814e2310a12f0d793fe9ab4c9c8c0eee","d7815f6adab7ceebe67882038b7d29c081675c0e94751110ff74213523b6998e"]
*************************** 2. row ***************************
ID: 433218876739420161
START_TIME: 2022-05-15T16:14:24.515+09:00
CURRENT_SQL_DIGEST:
CURRENT_SQL_DIGEST_TEXT:
STATE: Idle
WAITING_START_TIME:
MEM_BUFFER_KEYS: 4
MEM_BUFFER_BYTES: 184
SESSION_ID: 409
USER: root
DB:
ALL_SQL_DIGESTS: ["f53534242526f5f17dd442bf4429823244510563047efdcc0679741ca5833ea6","8e412fff994ffcdc77c6516ab298cc58851c07c354eb766a283a16bc997845ab","05704c1de71e0adc626cf220a7fbae005553d5ef74ed6bf44dec053cd656d474"]

トランザクションはIdle状態。

端末3から、トランザクションのステータスを確認

select * from information_schema.tidb_trx\G
*************************** 1. row ***************************
ID: 433218876739420161
START_TIME: 2022-05-15T16:14:24.515+09:00
CURRENT_SQL_DIGEST:
CURRENT_SQL_DIGEST_TEXT:
STATE: Idle
WAITING_START_TIME:
MEM_BUFFER_KEYS: 4
MEM_BUFFER_BYTES: 184
SESSION_ID: 409
USER: root
DB:
ALL_SQL_DIGESTS: ["f53534242526f5f17dd442bf4429823244510563047efdcc0679741ca5833ea6","8e412fff994ffcdc77c6516ab298cc58851c07c354eb766a283a16bc997845ab","05704c1de71e0adc626cf220a7fbae005553d5ef74ed6bf44dec053cd656d474","d7815f6adab7ceebe67882038b7d29c081675c0e94751110ff74213523b6998e"]
*************************** 2. row ***************************
ID: 433218843158773761
START_TIME: 2022-05-15T16:12:16.415+09:00
CURRENT_SQL_DIGEST:
CURRENT_SQL_DIGEST_TEXT:
STATE: Idle
WAITING_START_TIME:
MEM_BUFFER_KEYS: 4
MEM_BUFFER_BYTES: 184
SESSION_ID: 407
USER: root
DB: b_bank
ALL_SQL_DIGESTS: ["f53534242526f5f17dd442bf4429823244510563047efdcc0679741ca5833ea6","df9f53eb4cb1672927cb6374dd27fa80a8124ec0186f390ea41cac113d8428ac","dc5f0aff8b925c386a79b6e33f64e79e814e2310a12f0d793fe9ab4c9c8c0eee","d7815f6adab7ceebe67882038b7d29c081675c0e94751110ff74213523b6998e"]

同じく、トランザクションはIdle状態。

端末2から、トランザクションをコミット

commit;
COMMIT

コミット成功し、A、B銀行の残高が正常に更新されている。

select * from a_bank.account;
 name |  balance  
------+-----------
 foo  | 400000.00 
(1 row)

select * from b_bank.account;
 name |  balance  
------+-----------
 foo  | 600000.00 
(1 row)

端末3から、トランザクションをコミット

commit;
error: mysql: 9007: Write conflict, txnStartTS=433218876739420161, conflictStartTS=433218843158773761, conflictCommitTS=433218979342581764, key={tableID=67, handle=1} primary={tableID=67, handle=1} [try again later]

書込み競合によりコミット失敗しました。
楽観的モードでは、コミット時に競合チェックするためです(DML実行時ではなく)。

ちなみに、TiDBトランザクションの楽観的モードは、
分散データベースとして採用している、ストレージエンジンRocksDBが提供する機能とのことです。

終わりに

TiDB分散トランザクションの同時実行制御を検証しました。
トランザクションの悲観的モードと楽観的モードの違いも確認しました。
次回は、比較のためMySQL XAの同時実行制御を検証します。
お楽しみに。

[次回] MySQL vs. TiDB-分散トランザクションの比較検証(11): 同時実行制御(MySQL)
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