Google Spanner事務(wù)機制解析: 我的事務(wù)為什么被中止够傍?Transaction was aborted

目前公司幾乎所有的項目都使用Spanner疹吃,在我們部署的項目中發(fā)現(xiàn)偶爾會有Transaction was aborted的情況,報錯如下:

Transaction was aborted

很多同學(xué)可能以為是死鎖才會導(dǎo)致Transaction被中止呆万,其實并不是,是一個比死鎖更寬泛的情況——事務(wù)讀寫沖突车份,讀鎖被aborted谋减,因此事務(wù)被aborted。

下面解釋讀鎖為什么會被aborted扫沼。

閱讀本文之前最好能夠理解事務(wù)隔離級別出爹,下面不會詳細講解隔離級別的知識庄吼。

Spanner事務(wù)隔離

Spanner的事務(wù)是可串行化的(Serializable),可串行化是最高隔離級別严就,每個事務(wù)看起來像是串行執(zhí)行的总寻,也就是每個事務(wù)從外部看起來是有順序的,這就是可串行化梢为。并且外部觀察到的執(zhí)行順序與每個事務(wù)的commit timestamp順序相同渐行,這就是Spanner所說的外部一致性(External Consistency)

如何保證外部一致性

外部一致性 = 可串行化 + commit timestamp決定事務(wù)順序

先說說可串行化铸董,大家熟悉的InnoDB是使用加悲觀鎖的方式實現(xiàn)可串行化祟印,讀操作加讀鎖,寫操作加寫鎖粟害,事務(wù)A如果要寫已經(jīng)被事務(wù)B加上鎖的數(shù)據(jù)蕴忆,則需要等待事務(wù)B釋放鎖,MySQL對鎖100%是采取等待的方式悲幅,這也是為什么會出現(xiàn)死鎖套鹅,因為雙方互相等待,InnoDB中事務(wù)的讀寫沖突本身不會導(dǎo)致事務(wù)被中止汰具。

那么Spanner有什么不同呢芋哭?

Spanner不是100%采取等待的方式,它可能會abort別的事務(wù)的鎖郁副,鎖被aborted的事務(wù)就會中止减牺。這就是Spanner文檔中所說的傷停等待(wound-wait),abort鎖導(dǎo)致事務(wù)中止就是傷停存谎。我們知道讀鎖和讀鎖是不沖突的拔疚,因此只有讀鎖和寫鎖才是沖突的,那么說明是一方讀另一方寫時可能會造成某一方被aborted既荚。

是哪一方會被aborted呢稚失?

年輕的事務(wù)

怎么區(qū)分年輕和年老恰聘?

越早啟動的事務(wù)越年老句各,越晚啟動的事務(wù)越年輕,什么叫啟動晴叨?每個事務(wù)第一次進行讀寫操作時凿宾,Spanner會為其生成一個start timestamp,即為啟動時間兼蕊。這里注意初厚,是進行第一次讀寫時的,而不是begin一個Transaction時孙技。

在Spanner中产禾,只有Read操作會被馬上執(zhí)行并獲取鎖排作,Write操作都會被緩存在client本地,并沒有真的Write亚情,也不會獲取鎖妄痪,只有commit被調(diào)用后才會一次性發(fā)送到server,嘗試執(zhí)行并獲取鎖楞件,因此一個pending的事務(wù)是沒有寫鎖的拌夏,只有讀鎖。那么讀寫沖突的產(chǎn)生就一定是在一個事務(wù)pending另一個事務(wù)commit時履因,pending的事務(wù)持有讀鎖障簿,而commit的事務(wù)想要獲取寫鎖,此時:

  1. 如果commit事務(wù)比pending事務(wù)年輕栅迄,那么它需要等待pending事務(wù)主動釋放讀鎖站故,才能獲取寫鎖,此時采用等待策略毅舆。
  2. 如果commit事務(wù)比pending事務(wù)年老西篓,那么它會直接abort掉pending事務(wù)的讀鎖,成功獲取寫鎖并提交憋活, 此時采用傷停策略岂津,pending事務(wù)被aborted。

舉個栗子

等待策略(年輕事務(wù)等待年老事務(wù)釋放鎖)

先說一下我們最熟悉的等待策略悦即,也是InnoDB的鎖策略吮成。

  • 首先我們begin兩個事務(wù),注意:此時并不會給事務(wù)生成start timestamp辜梳,因此begin的順序是不影響結(jié)果的粱甫。
  • 在左邊的事務(wù)(下稱事務(wù)A)中select * from ID為0的數(shù)據(jù),此時事務(wù)A進行了第一個讀操作作瞄,Spanner為其生成start timestamp茶宵。
  • 緊接著在右邊的事務(wù)(下稱事務(wù)B)中select * from 同一行數(shù)據(jù),此時事務(wù)B進行了第一個讀操作宗挥,生成start timestamp乌庶,那么這個timestamp一定是晚于事務(wù)A的,因此事務(wù)A更年老契耿、事務(wù)B更年輕瞒大。
  • 然后事務(wù)B立即更新同一行數(shù)據(jù)的LastName列,并且commit宵喂。
  • 由于事務(wù)B更年輕糠赦,因此其commit將不會返回成功,而是一直等待锅棕,需要等待年老的事務(wù)A釋放鎖拙泽。


    年輕事務(wù)等待年老事務(wù)釋放鎖

傷停策略(年輕事務(wù)被aborted)

  • 首先我們begin兩個事務(wù),注意:此時并不會給事務(wù)生成start timestamp裸燎,因此begin的順序是不影響結(jié)果的顾瞻。
  • 在左邊的事務(wù)(下稱事務(wù)A)中select * from ID為0的數(shù)據(jù),此時事務(wù)A進行了第一個讀操作德绿,Spanner為其生成start timestamp
  • 緊接著在右邊的事務(wù)(下稱事務(wù)B)中select * from 同一行數(shù)據(jù)荷荤,此時事務(wù)B進行了第一個讀操作,生成start timestamp移稳,那么這個timestamp一定是晚于事務(wù)A的蕴纳,因此事務(wù)A更年老、事務(wù)B更年輕个粱。
  • 事務(wù)A更新這一行的LastName
  • 事務(wù)A commit古毛,此時A會獲取LastName列的寫鎖,而發(fā)現(xiàn)B已經(jīng)占有讀鎖都许,對比timestamp發(fā)現(xiàn)B更年輕稻薇,因此直接abrot B事務(wù)的讀鎖,最后成功提交
  • 事務(wù)B在A提交后也進行update胶征,發(fā)現(xiàn)自己已被aborted塞椎,結(jié)束。


    年輕事務(wù)被aborted

需要注意的是睛低,Spanner獲取鎖的粒度是列案狠,不是行,因此沖突是在列上钱雷,報錯將會是

conflict on keys in range (xxx), column LastName in table Singers

總結(jié)

可以看出莺戒,如果同一個包含讀寫沖突的事務(wù)代碼在短時間內(nèi)被執(zhí)行兩次,且先執(zhí)行的先commit了急波,就會出現(xiàn)后執(zhí)行的那個事務(wù)被aborted的情況从铲,這也是開頭講到的,我們會收到Transaction was aborted的原因澄暮。

或者是名段,有兩個不同的事務(wù)代碼,緊接著被執(zhí)行泣懊,且它們有讀寫沖突伸辟,年老的事務(wù)先commit,就會造成年輕事務(wù)aborted馍刮。

Spanner的SDK都有提供事務(wù)重試信夫,根據(jù)Spanner文檔,重試的事務(wù)將會以舊的timestamp重啟,因此事務(wù)不會出現(xiàn)餓死的現(xiàn)象静稻,最終一定有機會被執(zhí)行成功警没。

更佳實踐

但是我們還是應(yīng)該思考,這些沖突的事務(wù)是真的需要每一個都得到執(zhí)行振湾,還是只是不小心被重復(fù)調(diào)用杀迹,只執(zhí)行其中一個就能滿足業(yè)務(wù)?如果執(zhí)行一次就能滿足業(yè)務(wù)押搪,那么其他的重復(fù)事務(wù)會造成Spanner的資源浪費树酪,因此被aborted的事務(wù)會重試,如果多個事務(wù)一起重試大州,還是可能會出現(xiàn)aborted续语,然后再次重試,因此需要盡量避免短時間內(nèi)的無意義的重復(fù)調(diào)用厦画。

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