# Write-Ahead Logging (WAL) ## 定義 書き込み前ロギング(Write-Ahead Logging、WAL)とは、データベースシステムにおいて、実際のデータ変更をデータページに反映する前に、変更内容をログに書き込む耐久性保証の基本原則である。WAL によって、クラッシュ発生後もコミット済みトランザクションの変更を再適用(Redo)し、未コミットのトランザクションの変更を取り消す(Undo)ことが可能になる。(Source: [[@2014__ICDE__Rethinking Main Memory OLTP Recovery]]) WAL の実現方式には主に以下の種類がある: - **物理ロギング(Physical Logging)**: ディスクページのビフォア・アフタイメージを記録する。ページ ID・オフセット・変更前後のバイト列 - **生理ロギング(Physiological Logging)**: ページ内で物理的に変更を記録し、タプル間では論理的に記録する。ARIES が代表。ディスクページのスロットではなく論理的な操作(Insert/Update/Delete)の単位でログを書く - **論理ロギング(Logical Logging)**: 操作の効果を論理的に記録する。SQL 文や操作の意味でログを書く - **コマンドロギング(Command Logging)**: 論理ロギングの極端な形態。トランザクション名とパラメータのみを記録する ## 横断的知見 - **WAL 方式の選択がメインメモリ OLTP のスループット天井を決める**: Malviya+ 2014([[@2014__ICDE__Rethinking Main Memory OLTP Recovery]])は、生理ロギング(ARIES 方式)がメインメモリ OLTP で TPC-C の最大スループットを 1.5× 低下させることを示した。これは Shore での先行研究([[@2008__SIGMOD__OLTP through the looking glass, and what we found there]])が 10–20% のオーバーヘッドを定量化したことの延長として位置づけられ、「スループットが上がるほどロギングの相対コストが増大する」という仮説を実験的に確認した。(Source: [[@2014__ICDE__Rethinking Main Memory OLTP Recovery]], [[@2008__SIGMOD__OLTP through the looking glass, and what we found there]]) - **WAL オーバーヘッドは I/O と CPU の両方が原因**: 生理ロギングのオーバーヘッドはログデータのディスク書き込み量(TPC-C で 10× 多い)だけでなく、差分ログレコード構築の CPU コストにも起因する。ログレコードを人工的に 100 バイトに切り詰めた制御実験でも、スループット改善はわずか 1% にとどまった。(Source: [[@2014__ICDE__Rethinking Main Memory OLTP Recovery]]) ## 未解決の問い - NVRAM(不揮発性メモリ)が普及した場合、WAL のログをディスクでなく NVRAM に書き込むことで、I/O レイテンシ・CPU コストの両方が変化する。コマンドロギングと生理ロギングの優位性はどう変化するか？ - グループコミット最適化の最適パラメータ(バッチ間隔・バッチサイズ)はワークロードによって異なる。実行時に動的に最適化する手法は存在するか？ ## 関連 - [[ARIES]] — WAL を実装した代表的な生理ロギング方式 - [[コマンドロギング]] — 論理 WAL の極端な形態 - [[クラッシュリカバリ]] — WAL が解決する問題 - [[チェックポイント]] — WAL と組み合わせてログ再適用範囲を制限する - [[メインメモリデータベース]] — WAL 設計選択が最も重要な環境 - [[OLTPシステムアーキテクチャ]] — WAL はログコンポーネントの一部 ## 出典 - [[@2014__ICDE__Rethinking Main Memory OLTP Recovery]](コマンドロギングと生理ロギングの詳細比較)