MySQL vs. TiDB-分散トランザクションの比較検証(2): MySQL XA #NewSQL

[前回] MySQL vs. TiDB-分散トランザクションの比較検証(1): トランザクションの基本

はじめに

今回は、MySQLの分散トランザクションについて検証します。

XA(eXtended Architecture)のおさらい

MySQL 5.0からグローバルトランザクションのXAがサポートされました。
構成要素です。

RM(リソースマネージャー)
- トランザクションリソースへのアクセスを提供
- MySQLサーバーが、RMとして動作
TM(トランザクションマネージャー)
- グローバルトランザクション内の個々のトランザクションを調整
- アプリケーション(クライアント)が、TMとして動作
  - XAを実装しMySQLサーバーに接続

XAは2フェーズコミット(2相コミット)プロトコルを使用

グローバルトランザクションは、以下2フェーズで実行される

第1フェーズ: コミットの要求
- TMは、グローバルトランザクションに参加するすべてのブランチに対しコミットメッセージを準備
- RMは、アクション結果をストレージに記録し、コミットの準備が確認できたら、第2フェーズを実行
第2フェーズ: 実際のコミット
- TMは、関係するすべてのブランチから受信したレスポンスが
  - すべてOKの場合、すべてのブランチにコミットを指示
  - いずれかがNOの場合、すべてのブランチにロールバックを指示

XAトランザクションの処理フロー

TMとRMを入れたXAのシーケンス図を描いてみました。
QiitaがPlantUMLに対応していました、すごい。

TMは複数RMとコミュニケーションし、グローバルトランザクション内の個々のトランザクション/ブランチを処理

XAトランザクションのステートメント

ステートメントのフォーマット
- XAキーワード
- 実行するアクション
- XAトランザクションの一意識別子
  - 文字列を用いたグローバルトランザクション識別子
  - ブランチ識別子とフォーマットIDも指定可能
    - ブランチ識別子は、ローカルトランザクションを識別する
    - フォーマットIDは、グローバルトランザクション識別子およびブランチ識別子で使用されるフォーマットを識別するための数値
各ステートメントの説明
- XA START/BEGIN
  - トランザクションを開始し、ACTIVE状態に
    - グローバルトランザクション識別子を定義
- XA END
  - トランザクションをIDLE状態に
- XA PREPARE
  - トランザクションを準備し、PREPARED状態に
- XA COMMIT [ONE PHASE]
  - 準備されたトランザクションをコミットし、トランザクションを終了
  - ONE PHASEオプションの場合
    - PREPAREとCOMMITは1ステップで実行され
    - トランザクションを終了
- XA ROLLBACK
  - ロールバックし、トランザクションを終了
- XA RECOVER
  - PREPARED状態のXAトランザクションをすべてリスト表示

いよいよ、XAの検証です

検証環境

CPU: Intel(R) Core(TM) 3.30GHz(4コア8スレッド)
メモリ: 16 GB
OS: Ubuntu 20.04 LTS
DB: MySQL 8.0.28

ちなみに、Ubuntuは、Windows 10で以下のように管理者権限で導入しました。

> wsl --install -d Ubuntu-20.04

事前準備

操作用端末を開きます。

MySQLをインストール

$ sudo apt install mysql-server
$ sudo service mysql start
$ sudo mysql_secure_installation

MySQLユーザーにXA_RECOVER_ADMIN権限を付与

MySQL 8.0で、 XA RECOVERはXA_RECOVER_ADMIN権限を持つユーザーのみ許可されます。
ユーザーuserにXA RECOVERステートメントの実行を許可するコマンド例:

mysql> GRANT XA_RECOVER_ADMIN ON *.* TO 'user'@'localhost';

データベースとテーブルを作成

mysqlコマンドからMySQL接続

$ mysql -u user -p

データベース作成

mysql> CREATE DATABASE test;
mysql> USE test

テーブル作成

mysql> CREATE TABLE theater (
  seat_id INT PRIMARY KEY,
  ordered ENUM('YES', 'NO') DEFAULT 'NO'
);

mysql> COMMIT;

検証1: 通常パターン

mysqlコマンドでMySQL接続し、データベース指定

$ mysql -u user -p
mysql> USE test;

XAトランザクションを開始
myxaは、XAトランザクションの一意識別子

mysql> XA START 'myxa';

1行INSERT

mysql> INSERT INTO theater VALUES (1, 'NO');

XA END実行し、トランザクションをIDLE状態に

mysql> XA END 'myxa';

XA PREPARE実行し、トランザクションを準備

mysql> XA PREPARE 'myxa';

XA RECOVER実行し、PREPARED状態のXAトランザクションを確認

mysql> XA RECOVER;
+----------+--------------+--------------+------+
| formatID | gtrid_length | bqual_length | data |
+----------+--------------+--------------+------+
|        1 |            4 |            0 | myxa |
+----------+--------------+--------------+------+
1 row in set (0.00 sec)

XA COMMIT実行し、トランザクションをコミット

mysql> XA COMMIT 'myxa';

再度XA RECOVER実行し、PREPARED状態のXAトランザクションを確認

mysql> XA RECOVER;
Empty set (0.00 sec)

コミットされたので、PREPARED状態のXAトランザクションは存在しません。

SELECT実行し、検索

mysql> SELECT * FROM theater;
+---------+---------+
| seat_id | ordered |
+---------+---------+
|       1 | NO      |
+---------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

結果、期待とおり1レコードヒットしました。

検証2: 異常パターン

操作途中でクライアントが異常終了した、といったシナリオです。

mysqlコマンドでMySQL接続

$ mysql -u user -p
mysql> USE test;

XAトランザクションを開始

mysql> XA START 'myxa';

1行INSERT

mysql> INSERT INTO theater VALUES (2, 'NO');

XA END実行し、IDLE状態に

mysql> XA END 'myxa';

XA PREPARE実行し、トランザクションを準備

mysql> XA PREPARE 'myxa';

ここで、Ctrl+Dでセッションを強制終了します
再度、mysqlコマンドでMySQL接続

$ mysql -u user -p
mysql> USE test;

XA RECOVER実行し、PREPARED状態のXAトランザクションを確認

mysql> XA RECOVER;
+----------+--------------+--------------+------+
| formatID | gtrid_length | bqual_length | data |
+----------+--------------+--------------+------+
|        1 |            4 |            0 | myxa |
+----------+--------------+--------------+------+
1 row in set (0.00 sec)

XA COMMIT実行し、PREPARED状態のトランザクションをコミット

mysql> XA COMMIT 'myxa';

SELECT実行し、seat_id=2を検索

mysql> SELECT * FROM theater WHERE seat_id=2;
+---------+---------+
| seat_id | ordered |
+---------+---------+
|       2 | NO      |
+---------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

結果、期待とおり1レコードヒットしました。
第1フェーズのXA PREPARE後、クライアント側でセッション異常終了しても、
第2フェーズで、別セッションからXA COMMIT続行できました、すごい。

おわりに

MySQL分散トランザクションの基本機能を検証しました。
次回は、もう少し複雑なパターンで検証してみます。
お楽しみに。

MySQL vs. TiDB-分散トランザクションの比較検証(2): MySQL XA