Wiederholbare Leseisolation verwenden

Auf dieser Seite wird beschrieben, wie Sie die Isolation wiederholbarer Lesevorgänge in Spanner verwenden.

„Wiederholbarer Lesevorgang“ ist eine Isolationsebene, die dafür sorgt, dass alle Lesevorgänge innerhalb einer Transaktion einen konsistenten Snapshot der Datenbank sehen, wie er zu Beginn der Transaktion vorlag. In Spanner wird diese Isolationsebene mit einer Technik implementiert, die auch als Snapshot-Isolation bezeichnet wird. Dieser Ansatz ist in Szenarien mit hoher Nebenläufigkeit von Lese-/Schreibvorgängen vorteilhaft, in denen zahlreiche Transaktionen Daten lesen, die von anderen Transaktionen geändert werden könnten. Durch die Verwendung eines festen Snapshots vermeidet die Isolation wiederholbarer Lesevorgänge die Leistungseinbußen der strengeren serialisierbaren Isolationsebene. Mit der standardmäßigen optimistischen Nebenläufigkeit können Lesevorgänge ausgeführt werden, ohne Sperren zu erwerben und ohne gleichzeitige Schreibvorgänge zu blockieren. Dies führt möglicherweise zu weniger abgebrochenen Transaktionen, die aufgrund von Serialisierungskonflikten wiederholt werden müssen. Bei pessimistischer Nebenläufigkeit, verwenden Lesevorgänge Snapshots, aber exklusive Sperren gelten für Daten, die aus FOR UPDATE Abfragen oder lock_scanned_ranges=exclusive Hinweisen gelesen werden, und für Daten, die mit DML-Abfragen geschrieben werden. Die pessimistische Nebenläufigkeit verringert auch die Wahrscheinlichkeit von Schreib-Schreib-Konflikten. Weitere Informationen finden Sie unter Übersicht über Isolationsebenen und Nebenläufigkeitserkennung.

Isolationsebene festlegen

Sie können die Isolationsebene für Lese-/Schreibtransaktionen auf Datenbankclient- oder Transaktionsebene mit den folgenden Methoden festlegen:

Clientbibliotheken

Go


import (
	"context"
	"fmt"
	"io"

	"cloud.google.com/go/spanner"
	pb "cloud.google.com/go/spanner/apiv1/spannerpb"
)

func writeWithTransactionUsingIsolationLevel(w io.Writer, db string) error {
	ctx := context.Background()

	// The isolation level specified at the client-level will be applied
	// to all RW transactions.
	cfg := spanner.ClientConfig{
		TransactionOptions: spanner.TransactionOptions{
			IsolationLevel: pb.TransactionOptions_SERIALIZABLE,
		},
	}
	client, err := spanner.NewClientWithConfig(ctx, db, cfg)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("failed to create client: %w", err)
	}
	defer client.Close()

	// The isolation level specified at the transaction-level takes
	// precedence over the isolation level configured at the client-level.
	// REPEATABLE_READ is used here to demonstrate overriding the client-level setting.
	txnOpts := spanner.TransactionOptions{
		IsolationLevel: pb.TransactionOptions_REPEATABLE_READ,
	}

	_, err = client.ReadWriteTransactionWithOptions(ctx, func(ctx context.Context, txn *spanner.ReadWriteTransaction) error {
		// Read the current album title
		key := spanner.Key{1, 1}
		row, err := txn.ReadRow(ctx, "Albums", key, []string{"AlbumTitle"})
		if err != nil {
			return fmt.Errorf("failed to read album: %v", err)
		}
		var title string
		if err := row.Column(0, &title); err != nil {
			return fmt.Errorf("failed to get album title: %v", err)
		}
		fmt.Fprintf(w, "Current album title: %s\n", title)

		// Update the album title
		stmt := spanner.Statement{
			SQL: `UPDATE Albums
				SET AlbumTitle = @AlbumTitle
				WHERE SingerId = @SingerId AND AlbumId = @AlbumId`,
			Params: map[string]interface{}{
				"SingerId":   1,
				"AlbumId":    1,
				"AlbumTitle": "New Album Title",
			},
		}
		count, err := txn.Update(ctx, stmt)
		if err != nil {
			return fmt.Errorf("failed to update album: %v", err)
		}
		fmt.Fprintf(w, "Updated %d record(s).\n", count)
		return nil
	}, txnOpts)

	if err != nil {
		return fmt.Errorf("transaction failed: %v", err)
	}
	return nil
}

Java

static void isolationLevelSetting(DatabaseId db) {
  // The isolation level specified at the client-level will be applied to all
  // RW transactions.
  DefaultReadWriteTransactionOptions transactionOptions =
      DefaultReadWriteTransactionOptions.newBuilder()
          .setIsolationLevel(IsolationLevel.SERIALIZABLE)
          .build();
  SpannerOptions options =
      SpannerOptions.newBuilder()
          .setDefaultTransactionOptions(transactionOptions)
          .build();
  Spanner spanner = options.getService();
  DatabaseClient dbClient = spanner.getDatabaseClient(db);
  dbClient
      // The isolation level specified at the transaction-level takes precedence
      // over the isolation level configured at the client-level.
      .readWriteTransaction(Options.isolationLevel(IsolationLevel.REPEATABLE_READ))
      .run(transaction -> {
        // Read an AlbumTitle.
        String selectSql =
            "SELECT AlbumTitle from Albums WHERE SingerId = 1 and AlbumId = 1";
        String title = null;
        try (ResultSet resultSet = transaction.executeQuery(Statement.of(selectSql))) {
          if (resultSet.next()) {
            title = resultSet.getString("AlbumTitle");
          }
        }
        System.out.printf("Current album title: %s\n", title);

        // Update the title.
        String updateSql =
            "UPDATE Albums "
                + "SET AlbumTitle = 'New Album Title' "
                + "WHERE SingerId = 1 and AlbumId = 1";
        long rowCount = transaction.executeUpdate(Statement.of(updateSql));
        System.out.printf("%d record updated.\n", rowCount);
        return null;
      });
}

Node.js

// Imports the Google Cloud Spanner client library
const {Spanner, protos} = require('@google-cloud/spanner');
// The isolation level specified at the client-level will be applied
// to all RW transactions.
const defaultTransactionOptions = {
  isolationLevel:
    protos.google.spanner.v1.TransactionOptions.IsolationLevel.SERIALIZABLE,
};

// Instantiates a client with defaultTransactionOptions
const spanner = new Spanner({
  projectId: projectId,
  defaultTransactionOptions,
});

function runTransactionWithIsolationLevel() {
  // Gets a reference to a Cloud Spanner instance and database
  const instance = spanner.instance(instanceId);
  const database = instance.database(databaseId);
  // The isolation level specified at the request level takes precedence over the isolation level configured at the client level.
  const isolationOptionsForTransaction = {
    isolationLevel:
      protos.google.spanner.v1.TransactionOptions.IsolationLevel
        .REPEATABLE_READ,
  };

  database.runTransaction(
    isolationOptionsForTransaction,
    async (err, transaction) => {
      if (err) {
        console.error(err);
        return;
      }
      try {
        const query =
          'SELECT AlbumTitle FROM Albums WHERE SingerId = 1 AND AlbumId = 1';
        const results = await transaction.run(query);
        // Gets first album's title
        const rows = results[0].map(row => row.toJSON());
        const albumTitle = rows[0].AlbumTitle;
        console.log(`previous album title ${albumTitle}`);

        const update =
          "UPDATE Albums SET AlbumTitle = 'New Album Title' WHERE SingerId = 1 AND AlbumId = 1";
        const [rowCount] = await transaction.runUpdate(update);
        console.log(
          `Successfully updated ${rowCount} record in Albums table.`,
        );
        await transaction.commit();
        console.log(
          'Successfully executed read-write transaction with isolationLevel option.',
        );
      } catch (err) {
        console.error('ERROR:', err);
        transaction.end();
      } finally {
        // Close the database when finished.
        await database.close();
      }
    },
  );
}
runTransactionWithIsolationLevel();

Python

# instance_id = "your-spanner-instance"
# database_id = "your-spanner-db-id"
from google.cloud.spanner_v1 import TransactionOptions, DefaultTransactionOptions

# The isolation level specified at the client-level will be applied to all RW transactions.
isolation_options_for_client = TransactionOptions.IsolationLevel.SERIALIZABLE

spanner_client = spanner.Client(
    default_transaction_options=DefaultTransactionOptions(
        isolation_level=isolation_options_for_client
    )
)
instance = spanner_client.instance(instance_id)
database = instance.database(database_id)

# The isolation level specified at the request level takes precedence over the isolation level configured at the client level.
isolation_options_for_transaction = (
    TransactionOptions.IsolationLevel.REPEATABLE_READ
)

def update_albums_with_isolation(transaction):
    # Read an AlbumTitle.
    results = transaction.execute_sql(
        "SELECT AlbumTitle from Albums WHERE SingerId = 1 and AlbumId = 1"
    )
    for result in results:
        print("Current Album Title: {}".format(*result))

    # Update the AlbumTitle.
    row_ct = transaction.execute_update(
        "UPDATE Albums SET AlbumTitle = 'A New Title' WHERE SingerId = 1 and AlbumId = 1"
    )

    print("{} record(s) updated.".format(row_ct))

database.run_in_transaction(
    update_albums_with_isolation, isolation_level=isolation_options_for_transaction
)

C++

void IsolationLevelSetting(std::string const& project_id,
                           std::string const& instance_id,
                           std::string const& database_id) {
  namespace spanner = ::google::cloud::spanner;
  using ::google::cloud::Options;
  using ::google::cloud::StatusOr;

  auto db = spanner::Database(project_id, instance_id, database_id);

  // The isolation level specified at the client-level will be applied
  // to all RW transactions.
  auto options = Options{}.set<spanner::TransactionIsolationLevelOption>(
      spanner::Transaction::IsolationLevel::kSerializable);
  auto client = spanner::Client(spanner::MakeConnection(db, options));

  auto commit = client.Commit(
      [&client](
          spanner::Transaction const& txn) -> StatusOr<spanner::Mutations> {
        // Read an AlbumTitle.
        auto sql = spanner::SqlStatement(
            "SELECT AlbumTitle from Albums WHERE SingerId = @SingerId and "
            "AlbumId = @AlbumId",
            {{"SingerId", spanner::Value(1)}, {"AlbumId", spanner::Value(1)}});
        auto rows = client.ExecuteQuery(txn, std::move(sql));
        for (auto const& row :
             spanner::StreamOf<std::tuple<std::string>>(rows)) {
          if (!row) return row.status();
          std::cout << "Current album title: " << std::get<0>(*row) << "\n";
        }

        // Update the title.
        auto update_sql = spanner::SqlStatement(
            "UPDATE Albums "
            "SET AlbumTitle = @AlbumTitle "
            "WHERE SingerId = @SingerId and AlbumId = @AlbumId",
            {{"AlbumTitle", spanner::Value("New Album Title")},
             {"SingerId", spanner::Value(1)},
             {"AlbumId", spanner::Value(1)}});
        auto result = client.ExecuteDml(txn, std::move(update_sql));
        if (!result) return result.status();
        std::cout << result->RowsModified() << " record updated.\n";

        return spanner::Mutations{};
      },
      // The isolation level specified at the transaction-level takes
      // precedence over the isolation level configured at the client-level.
      // kRepeatableRead is used here to demonstrate overriding the client-level
      // setting.
      Options{}.set<spanner::TransactionIsolationLevelOption>(
          spanner::Transaction::IsolationLevel::kRepeatableRead));

  if (!commit) throw std::move(commit).status();
  std::cout << "Update was successful [spanner_isolation_level_setting]\n";
}

C#


using Google.Cloud.Spanner.Data;
using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using IsolationLevel = System.Data.IsolationLevel;

public class IsolationLevelAsyncSample
{
    public async Task IsolationLevelAsync(string projectId, string instanceId, string databaseId)
    {
        // Create client with IsolationLevel=Serializable.
        string connectionString = $"Data Source=projects/{projectId}/instances/{instanceId}/databases/{databaseId};IsolationLevel=Serializable";

        using var connection = new SpannerConnection(connectionString);
        await connection.OpenAsync();

        // Create transaction options overriding IsolationLevel to RepeatableRead.
        var transactionOptions = SpannerTransactionCreationOptions.ReadWrite
            .WithIsolationLevel(IsolationLevel.RepeatableRead);

        using var transaction = await connection.BeginTransactionAsync(transactionOptions, null, CancellationToken.None);

        using var cmd = connection.CreateSelectCommand("SELECT AlbumTitle FROM Albums WHERE SingerId = 1 AND AlbumId = 1");
        cmd.Transaction = transaction;
        using (var reader = await cmd.ExecuteReaderAsync())
        {
            while (await reader.ReadAsync())
            {
                Console.WriteLine($"AlbumTitle: {reader.GetFieldValue<string>("AlbumTitle")}");
            }
        }

        using var updateCmd = connection.CreateDmlCommand("UPDATE Albums SET AlbumTitle = 'A New Title' WHERE SingerId = 1 AND AlbumId = 1");
        updateCmd.Transaction = transaction;
        var rowCount = await updateCmd.ExecuteNonQueryAsync();
        Console.WriteLine($"{rowCount} records updated.");

        await transaction.CommitAsync();
    }
}

REST

Mit der TransactionOptions.isolation_level REST API können Sie die Isolationsebene für Lese-/Schreib- und schreibgeschützte Transaktionen auf Transaktionsebene festlegen. Die gültigen Optionen sind TransactionOptions.SERIALIZABLE und TransactionOptions.REPEATABLE_READ. Standardmäßig legt Spanner die Isolationsebene auf serialisierbare Isolation fest.

Mit den Treibern von Spanner können Sie die Isolationsebene und den Lesesperrmodus als Verbindungsparameter auf Verbindungsebene oder als SET-Anweisung auf Transaktionsebene festlegen. Weitere Informationen zu den einzelnen Treibern finden Sie unter Übersicht über Treiber.

Sie können auch die Sperrkonkurrenz für jede Isolationsebene konfigurieren. Weitere Informationen finden Sie unter Nebenläufigkeitserkennung.

Nicht unterstützte Anwendungsfälle

  • Sie können die Isolation wiederholbarer Lesevorgänge nicht für partitionierte DML-Transaktionen festlegen.
  • Alle schreibgeschützten Transaktionen werden bereits mit einem festen Snapshot ausgeführt und erfordern keine Sperren. Wenn Sie die Isolation wiederholbarer Lesevorgänge für diesen Transaktionstyp festlegen, ändert sich also nichts.
  • Sie können die Isolation wiederholbarer Lesevorgänge nicht für schreibgeschützte, einmalige und partitionierte Vorgänge mit den Spanner-Clientbibliotheken festlegen. Die Spanner-Clientbibliotheken bieten keine Option zum Festlegen der Isolation wiederholbarer Lesevorgänge für schreibgeschützte, einmalige und partitionierte Abfragevorgänge.

Nächste Schritte