Optimización de Transacciones Distribuidas en PolarDB-X: Parte 1

Optimización de Transacciones Distribuidas en PolarDB-X

La gestión de transacciones distribuidas es un aspecto crítico en el ámbito de las bases de datos distribuidas, y el enfoque utilizado por PolarDB-X se basa en el protocolo de commit de dos fases (2PC). En este artículo, se examinan las técnicas de optimización aplicadas al proceso de commit, centrándose en la reducción de la latencia y la mejora de la eficiencia. A través de la implementación de un sistema de transacciones conocido como Lizard, se busca optimizar el rendimiento del sistema en situaciones de alta concurrencia y disponibilidad.

Proceso de Commit en PolarDB-X

En PolarDB-X, el commit de una transacción distribuida requiere la comunicación entre varios nodos, lo que implica cuatro round-trip times (RTTs) y tres operaciones de persistencia de datos. A continuación, se describe el flujo de trabajo en el proceso de commit:

• El nodo coordinador envía un comando XA PREPARE a los nodos de datos, indicando que deben persistir las modificaciones de la transacción.
• El nodo coordinador obtiene un commit_gcn único a nivel global del servicio de metadatos, utilizado para la ordenación global y la determinación de visibilidad.
• Se registra un log de transacciones que indica el estado de la transacción como comprometida.
• El nodo coordinador envía un comando XA COMMIT, solicitando a los nodos de datos que se comprometan y marquen la transacción como completada.

Este proceso, aunque efectivo, introduce costos significativos en términos de latencia, lo que plantea la necesidad de optimizaciones adicionales para reducir el tiempo de espera del cliente en la recepción de confirmaciones de commit.

Optimización del Log de Transacciones

Una de las primeras optimizaciones consideradas es el log de transacciones, que es fundamental para garantizar la atomicidad. Este log asegura que todos los participantes en la transacción se comprometan o se deshagan de las modificaciones en caso de fallo. Durante el proceso de commit, la escritura exitosa en el log marca el Punto de Commit, lo que permite que incluso si se producen fallos posteriores, el proceso de commit puede continuar.

PolarDB-X utiliza la interfaz XA RECOVER de MySQL para descubrir el estado de los participantes en la fase PREPARE. En caso de fallos, la información del log permite inferir el estado de la transacción distribuida, facilitando la recuperación y el manejo de errores.

Reducción de RTTs y Persistencia de Datos

Para mejorar la eficiencia, se ha implementado un método que permite obtener un prepare_gcn antes de la fase PREPARE. Al realizar esto, cada participante establece su estado como PREPARE y se calcula un valor mínimo de commit_gcn, lo que garantiza que la transacción será invisible para las lecturas concurrentes en caso de que se encuentren en la fase de commit. Este enfoque no solo optimiza el número de RTTs, sino que también asegura la consistencia en la visibilidad de las transacciones.

Las optimizaciones realizadas en PolarDB-X han permitido reducir el tiempo de commit a una operación de persistencia de datos y un solo RTT, lo que representa un avance significativo en la reducción de la latencia en sistemas de bases de datos distribuidas.

Conclusiones sobre el Sistema de Commit en PolarDB-X

Las mejoras implementadas en el sistema de commit de PolarDB-X no solo eliminan los costos del log de transacciones, sino que también garantizan la atomicidad de las transacciones distribuidas. Además, se mantiene el aislamiento de instantáneas, permitiendo que las transacciones de lectura accedan a un estado consistente sin ser bloqueadas por las transacciones de escritura. Estas optimizaciones aseguran que PolarDB-X funcione de manera eficiente en entornos de alta concurrencia y disponibilidad, acercándose a un rendimiento comparable al de bases de datos de nodo único.

Para conocer más sobre la implementación de las transacciones distribuidas en PolarDB-X, así como las mejoras de rendimiento resultantes, siga atento a los próximos artículos de nuestra serie.

Fuente: Implementación de Transacciones Distribuidas en PolarDB-X