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乐观事务模型下写写冲突问题排查

本文介绍 TiDB 中乐观锁下写写冲突出现的原因以及解决方案。

在 v3.0.8 版本之前，TiDB 默认采用乐观事务模型，在事务执行过程中并不会做冲突检测，而是在事务最终 COMMIT 提交时触发两阶段提交，并检测是否存在写写冲突。当出现写写冲突，并且开启了事务重试机制，则 TiDB 会在限定次数内进行重试，最终重试成功或者达到重试次数上限后，会给客户端返回结果。因此，如果 TiDB 集群中存在大量的写写冲突情况，容易导致集群的 Duration 比较高。

出现写写冲突的原因

TiDB 中使用 Percolator 事务模型来实现 TiDB 中的事务。Percolator 总体上就是一个二阶段提交的实现。具体的二阶段提交过程可参考乐观事务文档。

当客户端发起 COMMIT 请求的时候，TiDB 开始两阶段提交：

  1. TiDB 从所有要写入的 Key 中选择一个作为当前事务的 Primary Key
  2. TiDB 向所有的本次提交涉及到的 TiKV 发起 prewrite 请求，TiKV 判断是否所有 Key 都可以 prewrite 成功
  3. TiDB 收到所有 Key 都 prewrite 成功的消息
  4. TiDB 向 PD 请求 commit_ts
  5. TiDB 向 Primary Key 发起第二阶段提交。Primary Key 所在的 TiKV 收到 commit 操作后，检查数据合法性，清理 prewrite 阶段留下的锁
  6. TiDB 收到两阶段提交成功的信息

写写冲突发生在 prewrite 阶段，当发现有其他的事务在写当前 Key (data.commit_ts > txn.start_ts)，则会发生写写冲突。

TiDB 会根据 tidb_disable_txn_auto_retry 和 tidb_retry_limit 参数设置的情况决定是否进行重试，如果设置了不重试，或者重试次数达到上限后还是没有 prewrite 成功，则向 TiDB 返回 Write Conflict 错误。

如何判断当前集群存在写写冲突

可以通过 Grafana 监控查看集群写写冲突的情况：

  • 通过 TiDB 监控面板中 KV Errors 监控栏中 KV Backoff OPS 监控指标项，查看 TiKV 中返回错误信息的数量

    kv-backoff-ops

    txnlock 表示集群中存在写写冲突，txnLockFast 表示集群中存在读写冲突。

  • 通过 TiDB 监控面板中 KV Errors 监控栏中 Lock Resolve OPS 监控指标项，查看事务冲突相关的数量

    lock-resolve-ops

    expired、not_expired、wait_expired 表示对应的 lock 状态

  • 通过 TiDB 监控面板中 KV Errors 监控栏中 KV Retry Duration 监控指标项，查看 KV 重试请求的时间

    kv-retry-duration

也可以通过 TiDB 日志查看是否有 [kv:9007]Write conflict 关键字，如果搜索到对应关键字，则可以表明集群中存在写写冲突。

如何解决写写冲突问题

如果通过以上方式判断出集群中存在大量的写写冲突，建议找到冲突的数据，以及写写冲突的原因，看是否能从应用程序修改逻辑，加上重试的逻辑。当出现写写冲突的时候，可以在 TiDB 日志中看到类似的日志：

[2020/05/12 15:17:01.568 +08:00] [WARN] [session.go:446] ["commit failed"] [conn=3] ["finished txn"="Txn{state=invalid}"] [error="[kv:9007]Write conflict, txnStartTS=416617006551793665, conflictStartTS=416617018650001409, conflictCommitTS=416617023093080065, key={tableID=47, indexID=1, indexValues={string, }} primary={tableID=47, indexID=1, indexValues={string, }} [try again later]"]

关于日志的解释如下：

  • [kv:9007]Write conflict：表示出现了写写冲突
  • txnStartTS=416617006551793665：表示当前事务的 start_ts 时间戳，可以通过 pd-ctl 工具将时间戳转换为具体时间
  • conflictStartTS=416617018650001409：表示冲突事务的 start_ts 时间戳，可以通过 pd-ctl 工具将时间戳转换为具体时间
  • conflictCommitTS=416617023093080065：表示冲突事务的 commit_ts 时间戳，可以通过 pd-ctl 工具将时间戳转换为具体时间
  • key={tableID=47, indexID=1, indexValues={string, }}：表示当前事务中冲突的数据，tableID 表示发生冲突的表的 ID，indexID 表示是索引数据发生了冲突。如果是数据发生了冲突，会打印 handle=x 表示对应哪行数据发生了冲突，indexValues 表示发生冲突的索引数据
  • primary={tableID=47, indexID=1, indexValues={string, }}：表示当前事务中的 Primary Key 信息

通过 pd-ctl 将时间戳转换为可读时间：

tiup ctl:<cluster-version> pd -u https://127.0.0.1:2379 tso {TIMESTAMP}

通过 tableID 查找具体的表名：

curl http://{TiDBIP}:10080/db-table/{tableID}

通过 indexID 查找具体的索引名：

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.TIDB_INDEXES WHERE TABLE_SCHEMA='{db_name}' AND TABLE_NAME='{table_name}' AND INDEX_ID={indexID};

另外在 v3.0.8 及之后版本默认使用悲观事务模式，从而避免在事务提交的时候因为冲突而导致失败，无需修改应用程序。悲观事务模式下会在每个 DML 语句执行的时候，加上悲观锁，用于防止其他事务修改相同 Key，从而保证在最后提交的 prewrite 阶段不会出现写写冲突的情况。

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