クラウドデータベースにまたがる分散トランザクション

[アーティクル]
04/26/2023

適用対象: Azure SQL データベース Azure SQL Managed Instance

この記事では、Azure SQL Database と Azure SQL Managed Instance のクラウドデータベースにまたがって分散トランザクションを実行できるエラスティックトランザクションの使用について説明します。この記事では、"分散トランザクション" と "エラスティックデータベーストランザクション" を同意語と見なし、同じ意味で使用しています。

注意

Azure SQL Managed Instance 用の分散トランザクションコーディネーターを使って、混合環境で分散トランザクションを実行することもできます。

概要

Azure SQL Database と Azure SQL Managed Instance のエラスティックデータベーストランザクションは、複数のデータベースにまたがるトランザクションを実行する機能です。エラスティックデータベーストランザクションは、.NET アプリケーションから ADO.NET を介して利用できます。System.Transaction クラスを使用することで、これまでに培ったプログラミングの経験を活かすことが可能です。ライブラリを入手するには、.NET Framework 4.6.1 (Web インストーラー) をご覧ください。また、マネージインスタンスの場合、分散トランザクションはSQLで使用できます。

従来、このようなシナリオをオンプレミスで実現するためには通常、Microsoft 分散トランザクションコーディネーター (MSDTC) が必要でした。 Azure SQL Database では MSDTC を利用できないため、分散トランザクションの調整機能は SQL Database と SQL Managed Instance に直接統合されました。ただし、SQL Managed Instance では、分散トランザクションコーディネーターを使って、マネージドインスタンス、SQL Server、他のリレーショナルデータベース管理システム (RDBMS)、カスタムアプリケーション、Azure へのネットワーク接続を確立できる任意の環境でホストされているその他のトランザクション参加者など、さまざまな混合環境で分散トランザクションを実行することもできます。

アプリケーションは、任意のデータベースに接続して分散トランザクションを開始できます。すると、いずれかのデータベースまたはサーバーによって分散トランザクションが透過的に調整されます。そのようすを示したのが次の図です。

エラスティックデータベーストランザクションを使用した Azure SQL Database での分散トランザクション

一般的なシナリオ

エラスティックデータベーストランザクションの特長は、複数の異なるデータベースに格納されているデータに対して不可分な変更をアプリケーションから実行できることです。 SQL Database と SQL はどちらも、C# および .net でのクライアント側の開発エクスペリエンスをサポート Managed Instance ます。 transact-sql SQLを使用したサーバー側のエクスペリエンス (ストアドプロシージャまたはサーバー側スクリプトで記述されたコード) は、SQL Managed Instance でのみ使用できます。

重要

Azure SQL Database と Azure SQL Managed Instance 間でのエラスティックデータベーストランザクションの実行はサポートされていません。エラスティックデータベーストランザクションは、SQL Database 内の一連のデータベースまたは複数のマネージインスタンスのセットデータベースにまたがってのみ使用できます。

エラスティックデータベーストランザクションが想定しているシナリオは次のとおりです。

Azure の複数データベースアプリケーション: このシナリオでは、データは SQL Database または Managed Instance SQL の複数のデータベースにわたって垂直方向にパーティション分割されます。これにより、さまざまな種類のデータが異なるデータベースに存在するようになります。場合によっては、特定の操作で変更対象となるデータが複数のデータベースにまたがって保存されていることがあります。そこでアプリケーションからエラスティックデータベーストランザクションを使用し、複数のデータベースに対する変更を調整し、原子性 (不可分な状態) を維持します。
Azure でのシャード化 database アプリケーション: このシナリオでは、データ層はElastic Database クライアントライブラリまたは自己シャーディングを使用して、SQL Database または SQL Managed Instance 内の多数のデータベース間でデータを水平方向にパーティション分割します。シャーディングされたマルチテナントアプリケーションで、不可分な変更を複数のテナントにまたがって実行しなければならないケースはその代表的な事例です。たとえば、異なるデータベースに存在している 2 つのテナント間の転送が考えられます。もう 1 つの事例としては、大規模なテナントの容量のニーズに応えるために、きめ細かなシャーディングを行うケースです。当然、同じテナント用の複数のデータベースに、不可分な操作を分散させる必要があります。また、複数のデータベースにレプリケートされた参照データに対して不可分な更新を行うケースもあります。これらの行に沿ったアトミックなトランザクション操作は、複数のデータベースにわたって調整できるようになりました。エラスティックデータベーストランザクションは、2 フェーズコミットを使用することで、データベース間のトランザクションの原子性を確保しています。 1 回のトランザクションの中で同時に扱うデータベースが 100 個未満のトランザクションには、この方法が適しています。これらの制限に強制力はありませんが、制限を超えたときにエラスティックデータベーストランザクションのパフォーマンスと成功率に生じる影響を見込んでおくことが必要です。

インストールと移行

エラスティックデータベーストランザクションに必要な機能は、.NET ライブラリ System.Data.dll と System.Transactions.dll に対する更新プログラムを通じて提供されます。これらの DLL によって、必要なときに確実に 2 フェーズコミットが適用され、原子性が確保されます。エラスティックデータベーストランザクションを使ったアプリケーションを開発するには、 .NET Framework 4.6.1 以降のバージョンをインストールしてください。それより前のバージョンの .NET framework を実行していると、分散トランザクションへの昇格に失敗して例外が発生します。

インストール後に、SQL Database と SQL Managed Instance への接続を使用して、分散トランザクション api を使用できます。これらの API を使った MSDTC アプリケーションが既に存在する場合は、4.6.1 Framework のインストール後、.NET 4.6 の既存のアプリケーションを再ビルドしてください。プロジェクトが .net 4.6 を対象としている場合は、新しい Framework バージョンと分散トランザクション API 呼び出しの更新された dll が、SQL Database への接続と組み合わせて自動的に使用されます。また SQL Managed Instance は成功します。

エラスティックデータベーストランザクションを使用するために MSDTC をインストールする必要はありません。エラスティックデータベーストランザクションは、サービスによって (サービス内部で) 直接管理されます。これにより、SQL Database または SQL Managed Instance で分散トランザクションを使用する必要がないため、クラウドのシナリオが大幅に簡素化されます。エラスティックデータベーストランザクションと必須の .NET Framework をクラウドアプリケーションと併せて Azure にデプロイする方法については、セクション 4 で詳しく説明しています。

Azure Cloud Services の .NET インストール

Azure には、.NET アプリケーションをホストするためのいくつかのサービスが用意されています。さまざまなサービスを比較するには、「 Azure App Service、Cloud Services、および Virtual Machines の比較」をご覧ください。サービスのゲスト OS がエラスティックトランザクションに必要な .NET 4.6.1 より小さい場合は、ゲスト OS を 4.6.1 にアップグレードする必要があります。

Azure App Services では、ゲスト OS のアップグレードは現在サポートされていません。 Azure Virtual Machines では、単に VM にログインし、最新の .NET Framework のインストーラーを実行します。 Azure Cloud Services では、新しいバージョンの .NET のインストールをデプロイのスタートアップタスクに含める必要があります。その概念と手順については、「クラウドサービスのロールに .NET をインストールする」を参照してください。

.NET 4.6.1 のインストーラーは、Azure クラウドサービスでのブートストラッププロセス中に、.NET 4.6 のインストーラーよりも一時的なストレージを多く必要とする場合があることに注意してください。正常かつ確実にインストールするには、次の例に示すように、ServiceDefinition.csdef ファイルの LocalResources セクションと、スタートアップタスクの環境設定で、Azure クラウドサービスの一時的なストレージを増やす必要があります。

<LocalResources>
...
    <LocalStorage name="TEMP" sizeInMB="5000" cleanOnRoleRecycle="false" />
    <LocalStorage name="TMP" sizeInMB="5000" cleanOnRoleRecycle="false" />
</LocalResources>
<Startup>
    <Task commandLine="install.cmd" executionContext="elevated" taskType="simple">
        <Environment>
    ...
            <Variable name="TEMP">
                <RoleInstanceValue xpath="/RoleEnvironment/CurrentInstance/LocalResources/LocalResource[@name='TEMP']/@path" />
            </Variable>
            <Variable name="TMP">
                <RoleInstanceValue xpath="/RoleEnvironment/CurrentInstance/LocalResources/LocalResource[@name='TMP']/@path" />
            </Variable>
        </Environment>
    </Task>
</Startup>

.NET 開発エクスペリエンス

マルチデータベースアプリケーション

次のサンプルコードは、.NET System.Transactions を使ったなじみ深いプログラミング技法によって記述しています。 TransactionScope クラスは、.NET でアンビエントトランザクションを確立するものです。 ("アンビエントトランザクション" は、現在のスレッドに存在するトランザクションです)。TransactionScope 内で開かれたすべての接続は、トランザクションに参加します。複数の異なるデータベースが参加した場合、そのトランザクションは自動的に分散トランザクションに昇格されます。トランザクションの最終的な結果は、スコープの完了 (コミットを意味する) を設定することによって制御します。

using (var scope = new TransactionScope())
{
    using (var conn1 = new SqlConnection(connStrDb1))
    {
        conn1.Open();
        SqlCommand cmd1 = conn1.CreateCommand();
        cmd1.CommandText = string.Format("insert into T1 values(1)");
        cmd1.ExecuteNonQuery();
    }
    using (var conn2 = new SqlConnection(connStrDb2))
    {
        conn2.Open();
        var cmd2 = conn2.CreateCommand();
        cmd2.CommandText = string.Format("insert into T2 values(2)");
        cmd2.ExecuteNonQuery();
    }
    scope.Complete();
}

シャード化されたデータベースアプリケーション

SQL Database および Managed Instance SQL のエラスティックデータベーストランザクションでは、エラスティックデータベースクライアントライブラリの openconnectionforkey メソッドを使用して、スケールアウトされたデータ層の接続を開く分散トランザクションの調整もサポートされています。たとえば、複数の異なるシャーディングキー値に対する変更で、トランザクションの一貫性を保証するとします。異なるシャーディングキー値を持ったシャードに対する接続は、OpenConnectionForKey を使って取得することができます。一般に、トランザクションの保証に分散トランザクションが伴うように、異なるシャードへの接続が取得されます。次のコードサンプルに、この方法を示します。ここでは、エラスティックデータベースクライアントライブラリのシャードマップを shardmap という変数で表しています。

using (var scope = new TransactionScope())
{
    using (var conn1 = shardmap.OpenConnectionForKey(tenantId1, credentialsStr))
    {
        SqlCommand cmd1 = conn1.CreateCommand();
        cmd1.CommandText = string.Format("insert into T1 values(1)");
        cmd1.ExecuteNonQuery();
    }
    using (var conn2 = shardmap.OpenConnectionForKey(tenantId2, credentialsStr))
    {
        var cmd2 = conn2.CreateCommand();
        cmd2.CommandText = string.Format("insert into T1 values(2)");
        cmd2.ExecuteNonQuery();
    }
    scope.Complete();
}

Transact-SQL 開発エクスペリエンス

Transact-SQL を使用したサーバー側の分散トランザクションは、Azure SQL Managed Instance でのみ使用できます。分散トランザクションは、同じサーバー信頼グループに属するインスタンス間でのみ実行できます。このシナリオでは、マネージドインスタンスは、相互参照のためにリンクサーバーを使う必要があります。

次の Transact-SQL コードの例では、BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION を使用して分散トランザクションを開始しています。

    -- Configure the Linked Server
    -- Add one Azure SQL Managed Instance as Linked Server
    EXEC sp_addlinkedserver
        @server='RemoteServer', -- Linked server name
        @srvproduct='',
        @provider='MSOLEDBSQL', -- Microsoft OLE DB Driver for SQL Server
        @datasrc='managed-instance-server.46e7afd5bc81.database.windows.net' -- SQL Managed Instance endpoint

    -- Add credentials and options to this Linked Server
    EXEC sp_addlinkedsrvlogin
        @rmtsrvname = 'RemoteServer', -- Linked server name
        @useself = 'false',
        @rmtuser = '<login_name>',         -- login
        @rmtpassword = '<secure_password>' -- password

    USE AdventureWorks2022;
    GO
    SET XACT_ABORT ON;
    GO
    BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION;
    -- Delete candidate from local instance.
    DELETE AdventureWorks2022.HumanResources.JobCandidate
        WHERE JobCandidateID = 13;
    -- Delete candidate from remote instance.
    DELETE RemoteServer.AdventureWorks2022.HumanResources.JobCandidate
        WHERE JobCandidateID = 13;
    COMMIT TRANSACTION;
    GO

.NET と Transact-SQL の開発環境の組み合わせ

.NET アプリケーションで System.Transaction クラスを使用すると、TransactionScope クラスと Transact-SQL ステートメント BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION を組み合わせることができます。 TransactionScope 内では、BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION を実行する内部トランザクションは、明示的に分散トランザクションに昇格されます。また、TransactionScope 内で 2 つ目の SqlConnection が開かれると、それは暗黙的に分散トランザクションに昇格されます。分散トランザクションが開始されると、それ以降のすべてのトランザクション要求は、送信元が .NET であるか Transact-SQL であるかにかかわらず、親の分散トランザクションに結合されます。結果として、BEGIN ステートメントによって開始された入れ子になったトランザクションスコープはすべて同じトランザクションになり、COMMIT または ROLLBACK ステートメントは全体的な結果に対して次のように作用します。

COMMIT ステートメントは、BEGIN ステートメントによって開始されたトランザクションスコープには作用しません。つまり、TransactionScope オブジェクトに対して Complete() メソッドが呼び出される前に結果がコミットされることはありません。 TransactionScope オブジェクトが完了前に破棄された場合、スコープ内で行われたすべての変更がロールバックされます。
ROLLBACK ステートメントを実行すると、TransactionScope 全体がロールバックされます。 TransactionScope 内に新しいトランザクションを参加させる試みは、TransactionScope オブジェクトに対して Complete () を呼び出す試みと同様に、後で失敗します。

トランザクションが分散トランザクションに明示的に昇格される Transact-SQL での例を次に示します。

using (TransactionScope s = new TransactionScope())
{
    using (SqlConnection conn = new SqlConnection(DB0_ConnectionString)
    {
        conn.Open();
    
        // Transaction is here promoted to distributed by BEGIN statement
        //
        Helper.ExecuteNonQueryOnOpenConnection(conn, "BEGIN DISTRIBUTED TRAN");
        // ...
    }
 
    using (SqlConnection conn2 = new SqlConnection(DB1_ConnectionString)
    {
        conn2.Open();
        // ...
    }
    
    s.Complete();
}

次の例は、2 つ目の SqlConnection が TransactionScope 内で開始された後に、暗黙的に分散トランザクションに昇格されるトランザクションを示しています。

using (TransactionScope s = new TransactionScope())
{
    using (SqlConnection conn = new SqlConnection(DB0_ConnectionString)
    {
        conn.Open();
        // ...
    }
    
    using (SqlConnection conn = new SqlConnection(DB1_ConnectionString)
    {
        // Because this is second SqlConnection within TransactionScope transaction is here implicitly promoted distributed.
        //
        conn.Open(); 
        Helper.ExecuteNonQueryOnOpenConnection(conn, "BEGIN DISTRIBUTED TRAN");
        Helper.ExecuteNonQueryOnOpenConnection(conn, lsQuery);
        // ...
    }
    
    s.Complete();
}

SQL Database のトランザクション

エラスティックデータベーストランザクションは、Azure SQL Database の複数のサーバーに対して実行できます。トランザクションがサーバーの境界を超えた場合、参加するサーバーが最初に双方向の通信リレーションシップに入る必要があります。通信リレーションシップが確立されると、2 つのサーバーのいずれのデータベースも、もう一方のサーバーのデータベースを使用してエラスティックトランザクションに参加できます。 2 つのサーバーにまたがるトランザクションでは、サーバーの任意のペア用に通信リレーションシップが用意されている必要があります。

次の PowerShell コマンドレットを使って、エラスティックデータベースのトランザクション用のサーバー間通信リレーションシップを管理できます。

New-AzSqlServerCommunicationLink:このコマンドレットを使用して Azure SQL Database で 2 つのサーバー間に新しい通信リレーションシップを構築します。リレーションシップは対称です。つまり、いずれのサーバーも他方のサーバーとのトランザクションを開始できます。
Get-AzSqlServerCommunicationLink:このコマンドレットを使用して既存の通信リレーションシップとそのプロパティを取得します。
Remove-AzSqlServerCommunicationLink:このコマンドレットを使用して既存の通信リレーションシップを削除します。

SQL Managed Instance のトランザクション

分散トランザクションは、複数のインスタンス内の複数のデータベースでサポートされます。トランザクションがマネージインスタンスの境界を越える場合、参加しているインスタンスは相互セキュリティと通信関係にある必要があります。これを行うには、サーバー信頼グループを作成します。これは、Azure portal または Azure PowerShell または Azure CLI を使用して実行できます。インスタンスが同じ仮想ネットワーク上にない場合は、仮想ネットワークピアリングとネットワークセキュリティグループの受信規則と送信規則を構成して、参加しているすべての仮想ネットワーク上でポート5024および11000-12000 を許可する必要があります。

Azure portal のサーバー信頼グループ

次の図は、.NET または SQL Transact-sql を使用して分散トランザクションを実行できるマネージインスタンスを含むサーバー信頼グループを示しています。

エラスティックトランザクションを使用した Azure SQL Managed Instance での分散トランザクション

トランザクションの状態の監視

現在実行されているエラスティックデータベーストランザクションの状態と進行状況は、動的管理ビュー (DMV) を使用して監視します。トランザクションに関連するすべての dmv は、SQL Database と SQL Managed Instance の分散トランザクションに関連しています。対応する DMV の一覧については、「トランザクション関連の動的管理ビューおよび関数 (Transact-SQL)」を参照してください。

次の DMV が特に重要となります。

sys.dm_tran_active_transactions: 現在アクティブなトランザクションとその状態を一覧表示します。同じ分散トランザクションに属している子トランザクションは、UOW (Unit Of Work: 作業単位) 列で確認できます。同じ分散トランザクションに属しているトランザクションはすべて同じ UOW 値を共有します。詳細については、DMV ドキュメントを参照してください。
sys.dm_tran_database_transactions: トランザクションに関する追加情報 (ログにおけるトランザクションの位置など) が表示されます。詳細については、DMV ドキュメントを参照してください。
sys.dm_tran_locks: 現在実行中のトランザクションによって保持されているロックの情報が表示されます。詳細については、DMV ドキュメントを参照してください。

制限事項

現時点では、 SQL Databaseのエラスティックデータベーストランザクションには次の制限が適用されています。

サポートされるトランザクションの対象は、SQL Database 内のデータベースに限られます。その他の X/Open XA リソースプロバイダーや SQL Database 以外のデータベースがエラスティックデータベーストランザクションに参加することはできません。つまり、オンプレミス SQL Server と Azure SQL Database にまたがってエラスティックデータベーストランザクションを実行することはできません。オンプレミスの分散トランザクションについては、引き続き MSDTC をご利用ください。
サポートされるのは、.NET アプリケーションからクライアント側で調整されるトランザクションだけです。将来的には、サーバー側の T-SQL サポート (BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION など) が予定されていますが、現時点では利用できません。
WCF サービスをまたがるトランザクションはサポートされません。たとえば、トランザクションを実行する WCF サービスメソッドがあるとします。トランザクションスコープ内にこの呼び出しを囲い込むと、 System.ServiceModel.ProtocolExceptionとして失敗します。

現在、SQL Managed Instance の分散トランザクション (エラスティックトランザクションまたはネイティブでサポートされる分散トランザクションとも呼ばれます) には、次の制限が適用されています。

このテクノロジでは、サポートされるトランザクションの対象はマネージドインスタンス内のデータベースに限られます。 X/Open XA リソースプロバイダーや Azure SQL Managed Instance 外のデータベースを含む場合がある他のすべてのシナリオでは、Azure SQL Managed Instance 用の DTC を構成する必要があります。
WCF サービスをまたがるトランザクションはサポートされません。たとえば、トランザクションを実行する WCF サービスメソッドがあるとします。トランザクションスコープ内にこの呼び出しを囲い込むと、 System.ServiceModel.ProtocolExceptionとして失敗します。
分散トランザクションに参加するには、Azure SQL Managed Instance がサーバー信頼グループに属している必要があります。
サーバー信頼グループの制限事項が分散トランザクションに影響します。
分散トランザクションに参加する Managed Instance は、プライベートエンドポイント (デプロイ先の仮想ネットワークのプライベート IP アドレスを使用) を介して接続する必要があり、プライベート FQDN を使用して相互参照される必要があります。クライアントアプリケーションからプライベートエンドポイントで分散トランザクションを使用できます。さらに、プライベートエンドポイントを参照するリンクサーバーを Transact-SQL で利用する場合、クライアントアプリケーションからパブリックエンドポイントでも分散トランザクションを使用できます。この制限について次の図で説明します。

プライベートエンドポイントの接続に関する制限

次のステップ

質問がある場合は、SQL Database に関する Microsoft Q&A 質問ページから Microsoft にご連絡ください。
機能に関する要望については、 SQL Database フィードバックフォーラムまたはSQL Managed Instance フォーラムに追加してください。

次の方法で共有

クラウドデータベースにまたがる分散トランザクション

概要

一般的なシナリオ

インストールと移行

Azure Cloud Services の .NET インストール

.NET 開発エクスペリエンス

マルチデータベースアプリケーション

シャード化されたデータベースアプリケーション

Transact-SQL 開発エクスペリエンス

.NET と Transact-SQL の開発環境の組み合わせ

SQL Database のトランザクション

SQL Managed Instance のトランザクション

トランザクションの状態の監視

制限事項

次のステップ

フィードバック

その他のリソース

次の方法で共有

クラウド データベースにまたがる分散トランザクション

概要

一般的なシナリオ

インストールと移行

Azure Cloud Services の .NET インストール

.NET 開発エクスペリエンス

マルチデータベース アプリケーション

シャード化されたデータベース アプリケーション

Transact-SQL 開発エクスペリエンス

.NET と Transact-SQL の開発環境の組み合わせ

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