トランザクションとACID特性の基礎とは？

トランザクションとACID特性の基礎の意味

トランザクションはデータベースへの一連の処理を不可分な単位として扱う仕組み。原子性・一貫性・独立性・耐久性（ACID特性）を満たすことが求められる。処理を確定するコミット、取り消すロールバックによって整合性を保つ。応用情報ではこの基礎の上に排他制御の粒度や分散トランザクション（2相コミット）が問われる。

トランザクションとACID特性の基礎の具体例

銀行の送金処理は「引き落とし」と「入金」の2つの更新を1つのトランザクションとして扱い、両方成功か両方失敗かのどちらかにすることでACID特性の原子性を保証する。

トランザクションとACID特性の基礎は試験でどう引っ掛けられる？

4つの頭文字の意味を取り違えやすい。「全部やるか全部やらないか」が原子性（Atomicity）、「他のトランザクションから途中経過が見えない」のが独立性・隔離性（Isolation）、「コミットした結果は障害が起きても失われない」のが耐久性（Durability）、「実行の前後で矛盾のない状態が保たれる」のが一貫性（Consistency）。特に原子性と一貫性、独立性と耐久性が入れ替えられて出題される。

トランザクションとACID特性の基礎と関連する用語

• 排他制御の粒度と2相ロック
• 分散データベースと2相コミット

トランザクションとACID特性の基礎が出た過去問

• 図に示すマルチプロセッサシステムにおいて、各MPUのキャッシュメモリの内容を正しく保つために、共有する主記憶の内容が変化したかどうかを監視する動作はどれか。

  正解：バススヌープ

  要点：バススヌープは共有バス監視でキャッシュ一貫性を保つ

  複数のプロセッサがそれぞれキャッシュを持って主記憶を共有すると、あるプロセッサが書き換えた内容が他方の古いキャッシュに残り、内容が食い違うおそれがある。そこで各キャッシュ制御部が共有バス上のアドレスやトランザクションを常時見張り、自分が保持している行に関わる書込みを検知したら無効化や更新を行う。この監視動作がバススヌープで、キャッシュコヒーレンシを保つ基本的な手法である。

  出典：平成28年度 春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問1（IPA）

• マルチコアプロセッサで用いられるスヌープキャッシュの説明として、適切なものはどれか。

  正解：共有バスを介して、各コアのキャッシュが他コアのキャッシュの更新状態を管理し、コヒーレンシを保つ。

  要点：共有バスを監視して他コアの書換えを検知するのがスヌープ方式

  スヌープキャッシュは、各コアのキャッシュコントローラが共有バス上のトランザクションを常時監視（スヌープ）し、他コアが自分の保持するブロックを書き換えたことを検知して無効化や更新を行う方式である。これによりコア間でキャッシュの内容が食い違わないよう一貫性（コヒーレンシ）を保つ。バス監視という仕組み上、共有バス型の小〜中規模マルチコアに適し、コア数が増えるとバス帯域がボトルネックになる。

  出典：令和4年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問1（IPA）

• 端末から400バイトの電文を送信し、ホストコンピュータが600バイトの電文を返信するトランザクション処理システムがある。回線速度を1×10^6ビット/秒、回線の…

  正解：50

  要点：実効速度は回線速度×伝送効率で計算する

  送信400バイトと返信600バイトで合計1,000バイト＝8,000ビットを伝送する。伝送効率80%を考慮した実効速度は1×10^6×0.8＝80万ビット/秒なので、伝送に要する時間は8,000÷800,000＝0.01秒＝10ミリ秒である。これにホストの処理時間40ミリ秒を加えると50ミリ秒となる。

  出典：令和7年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問5（IPA）