トランザクションとACID特性とは？

トランザクションとACID特性の意味

トランザクションは、データベースに対する一連の処理を「すべて成功」か「すべて失敗（取り消し）」のどちらかにまとめる単位。ACID特性は、原子性（Atomicity：中途半端な状態を残さない）、一貫性（Consistency：整合性を保つ）、独立性（Isolation：他のトランザクションと干渉しない）、耐久性（Durability：完了後は障害があっても結果が失われない）の4つの性質を指す。

トランザクションとACID特性の具体例

銀行口座間の送金処理では「出金」と「入金」の2つの更新を1つのトランザクションにまとめ、途中で片方だけ成功して片方が失敗する事態（原子性違反）を防ぐ。

トランザクションとACID特性は試験でどう引っ掛けられる？

「他のトランザクションから影響を受けない」は独立性、「制約や整合性を壊さない」は一貫性で、この2つの取り違えが定番。ロック（排他制御）が支えるのは独立性、ログによる復旧（ロールフォワード）が支えるのは耐久性、と対応で覚える。

トランザクションとACID特性と関連する用語

• コミットとロールバック
• 排他制御とデッドロック

トランザクションとACID特性が出た過去問

• ディスク障害時に、フルバックアップを取得してあるテープからディスクにデータを復元した後、フルバックアップ取得時以降の更新後コピーをログから反映させてデータベース…

  正解：ロールフォワード

  要点：ロールフォワードは更新後ログで先へ進めて回復する

  ロールフォワードは、バックアップから復元した時点以降の更新後ログを順に適用し、障害直前の状態まで進める回復方法である。媒体障害からの回復で用いられる。これに対しロールバックは、更新前ログを使ってトランザクションの開始時点まで戻す方法で、処理途中の異常終了に対応する。進めるか戻すかで区別する。

  出典：令和1年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問57（IPA）

• トランザクションTはチェックポイント取得後に完了したが，その後にシステム障害が発生した。トランザクションTの更新内容をその終了直後の状態にするために用いられる復…

  正解：ロールフォワード

  要点：完了済みはロールフォワード、未完了はロールバックで回復

  チェックポイント後に正常終了したトランザクションは、障害時点で更新結果が磁気ディスクに書き出されていない可能性がある。この場合はログの更新後情報（アフタイメージ）を使って更新を再現し、終了直後の状態まで進める。これがロールフォワードである。

  出典：平成28年度 秋期 基本情報技術者試験 午前 問30（IPA）

• トランザクションが，データベースに対する更新処理を完全に行うか，全く処理しなかったかのように取り消すか，のどちらかの結果になることを保証する特性はどれか。

  正解：原子性（atomicity）

  要点：原子性は全部実行か全く未実行かのどちらかを保証する

  トランザクションに求められる4つの性質のうち、処理を全て行うか全く行わなかった状態に戻すかのどちらかにする性質を原子性という。それ以上分割できない一つの塊として扱うという意味で、途中まで更新された中途半端な状態を残さないことを保証する。障害時にはロールバックによって開始前の状態へ戻すことでこの性質が守られる。

  出典：平成28年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問28（IPA）

• DBMSにおいて，複数のトランザクション処理プログラムが同一データベースを同時に更新する場合，論理的な矛盾を生じさせないために用いる技法はどれか。

  正解：排他制御

  要点：同時更新の矛盾はロックによる排他制御で防ぐ

  複数のトランザクションが同じデータを同時に更新すると、一方の更新がもう一方に上書きされるなどの矛盾が生じる。これを防ぐため、更新中のデータに施錠して他からの操作を待たせる仕組みが排他制御である。ロックの粒度や共有ロック・専有ロックの使い分けによって、矛盾を防ぎつつ並行性をなるべく損なわないよう調整する。

  出典：平成28年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問30（IPA）

• RDBMSの機能によって実現されるトランザクションの性質はどれか。

  正解：ACID特性

  要点：トランザクションの4性質はACID（原子性・一貫性・隔離性・耐久性）

  トランザクションが備えるべき性質は、原子性（Atomicity）、一貫性（Consistency）、隔離性（Isolation）、耐久性（Durability）の4つで、頭文字を取ってACID特性と呼ばれる。DBMSはコミット・ロールバック、排他制御、ログによる回復といった機能でこれらを実現している。

  出典：平成29年度 秋期 基本情報技術者試験 午前 問29（IPA）