2相コミットプロトコル(Two-Phase Commit Protocol, 2PC)
はじめに
2025年10月のプロジェクトマネージャ試験受験を終え、2026年春の情報処理安全確保支援士に向けて勉強中です。
本記事を含めた各知識のインデックスや学習の道のりについては、「情報処理安全確保支援士への道のり(随時更新中)」をご参照ください。
本記事は学習した内容を記載しています。
該当問題
情報セキュリティスペシャリスト平成27年春期 午前Ⅱ 問21
2相コミットプロトコルとは
定義(エビデンス：Gray & Reuter, Transaction Processing/ISO/IEC)
**2相コミットプロトコル(2PC)**とは、分散トランザクションにおいて、複数の参加ノード(参加者)がすべて同じ判断(コミット or アボート)を行うことを保証するためのコミット制御プロトコルです。
目的は、分散環境でも「トランザクションの原子性」を保証することです。
分散トランザクションと課題
単一DBとの違い
| 単一データベース | 分散データベース |
|---|---|
| ローカルログで制御可能 | 複数ノードの協調が必要 |
| 障害範囲が限定 | ネットワーク障害が発生 |
| COMMITは一箇所 | COMMIT判断を揃える必要 |
→ 「一部だけ更新される」状態が最も危険
2相コミットの基本構造
登場人物
| 役割 | 説明 |
|---|---|
| コーディネータ(Coordinator) | トランザクション全体を管理 |
| 参加者(Participant) | 各データベース／ノード |
2相コミットの処理手順(最重要)
第1相：準備フェーズ(Prepare Phase)
- コーディネータが各参加者に 「コミット可能か？」 を問い合わせ
- 各参加者は以下を実施
- 更新内容をログに書き込み(Undo/Redoログ)
- ロックを保持したまま
- Yes(準備完了) or No(不可) を返信
→ この時点では まだ確定していない
第2相：確定フェーズ(Commit Phase)
全参加者が Yes の場合
- コーディネータが COMMIT 指示
- 各参加者がコミット実行
- ロック解放
1つでも No があった場合
- コーディネータが ABORT(ROLLBACK)指示
- 各参加者がロールバック
- ロック解放
→ 全体で必ず同じ結果になる
状態遷移の整理
初期状態
↓
準備中(Prepare)
↓ Yes
コミット待ち
↓ Commit指示
確定(Commit)
No が出た場合は Abort に遷移します。
2相コミットが保証する性質
| 特性 | 2PCでの扱い |
|---|---|
| 原子性(Atomicity) | ◎ 保証 |
| 一貫性(Consistency) | DB側制約に依存 |
| 独立性(Isolation) | ロックにより保証 |
| 永続性(Durability) | ログにより保証 |
中でも原子性を担保する仕組みです。
障害発生時の挙動
参加者障害
- 再起動後、ログを参照
- コミット済／未確定を判断可能
コーディネータ障害
- 参加者は 「コミットかアボートか分からない状態」 になる
- ロックを保持したまま待機
2相コミットの問題点
ブロッキング問題(Blocking Problem)
- コーディネータ障害時
- 参加者が永久に待たされる可能性
性能低下
- 通信回数が多い
- ロック保持時間が長い
改良方式/関連知識
3相コミット(Three-Phase Commit)
- 2PCの欠点を軽減
- ただし実装が複雑
分散トランザクション代替手法
- Sagaパターン(補償トランザクション)
- Eventually Consistent な設計(NoSQL)