Verteilte Transaktionen über Clouddatenbanken

Gilt für: Azure SQL-Datenbank Azure SQL Managed Instance

In diesem Artikel wird die Verwendung elastischer Datenbanktransaktionen beschrieben, mit denen Sie verteilte Transaktionen für Clouddatenbanken für Azure SQL-Datenbank und Azure SQL Managed Instance ausführen können. In diesem Artikel werden die Begriffe „verteilte Transaktionen“ und „elastische Datenbanktransaktionen“ als Synonyme angesehen und austauschbar verwendet.

Übersicht

Mithilfe elastischer Datenbanktransaktionen für Azure SQL-Datenbank und Azure SQL Managed Instance können Sie Transaktionen ausführen, die sich über mehrere Datenbanken erstrecken. Elastische Datenbanktransaktionen stehen für .NET-Anwendungen über ADO.NET zur Verfügung und lassen sich mithilfe der System.Transaction-Klassen in die vertraute Programmierumgebung integrieren. Informationen zum Abrufen der Bibliothek finden Sie unter .NET Framework 4.6.1 (Webinstaller). Darüber hinaus sind verteilte Transaktionen für Managed Instance in Transact-SQL verfügbar.

Lokal muss für ein solches Szenario normalerweise der MS DTC (Microsoft Distributed Transaction Coordinator) ausgeführt werden. Da der MSDTC für Azure SQL-Datenbank nicht verfügbar ist, wurde die Koordinierung verteilter Transaktionen direkt in Azure SQL-Datenbank und SQL Managed Instance integriert. Für SQL Managed Instance können Sie den Distributed Transaction Coordinator jedoch auch verwenden, um verteilte Transaktionen in gemischten Umgebungen auszuführen. Beispiele hierfür sind verwaltete Instanzen, SQL Server-Instanzen, andere Managementsysteme für relationale Datenbanken (RDVMSs), benutzerdefinierte Anwendungen und andere Transaktionsteilnehmer, die in einer beliebigen Umgebung gehostet sind und eine Netzwerkverbindung mit Azure herstellen können.

Anwendungen können eine Verbindung mit einer beliebigen Datenbank herstellen, um verteilte Transaktionen zu starten, und eine der Datenbanken oder der Server koordiniert auf transparente Weise die verteilte Transaktion, wie in der folgenden Abbildung zu sehen.

Häufige Szenarios

Mit elastischen Datenbanktransaktionen können Anwendungen unteilbare Änderungen an Daten vornehmen, die in mehreren verschiedenen Datenbanken gespeichert sind. Sowohl SQL-Datenbank als auch SQL Managed Instance unterstützen clientseitige Entwicklungsfunktionen in C# und .NET. Eine serverseitige Entwicklungsfunktion (Code in gespeicherten Prozeduren oder serverseitigen Skripts), die Transact-SQL verwendet, ist nur für SQL Managed Instance verfügbar.

Elastische Datenbanktransaktionen eignen sich für folgende Szenarien:

• Multidatenbankanwendungen in Azure: In diesem Szenario werden die Daten vertikal so über mehrere Datenbanken in SQL-Datenbank oder SQL Managed Instance hinweg partitioniert, dass sich unterschiedliche Datentypen in unterschiedlichen Datenbanken befinden. Einige Vorgänge erfordern Änderungen an Daten in mehreren Datenbanken. Die Anwendung verwendet elastische Datenbanktransaktionen, um die datenbankübergreifenden Änderungen zu koordinieren und die Unteilbarkeit sicherzustellen.
• Partitionierte Datenbankanwendungen in Azure: In diesem Szenario verwendet die Datenschicht die Clientbibliothek für elastische Datenbanken oder Self-Sharding-Funktionen, um die Daten horizontal über mehrere Datenbanken in SQL-Datenbank oder SQL Managed Instance hinweg zu partitionieren. Ein naheliegender Anwendungsfall ist das Durchführen unteilbarer Änderungen für eine mehrinstanzenfähige Sharding-Anwendung, wenn die Änderungen mehrere Mandanten betreffen. Stellen Sie sich beispielsweise eine Übertragung zwischen zwei Mandanten in unterschiedlichen Datenbanken vor. Ein zweiter Fall wäre differenziertes Sharding zur Erfüllung der Kapazitätsanforderungen eines großen Mandanten. Dies impliziert in der Regel, dass sich einige unteilbare Vorgänge über mehrere, für den gleichen Mandanten verwendete Datenbanken erstrecken. Ein dritter Fall wären unteilbare Aktualisierungen für Referenzdaten mit datenbankübergreifender Replizierung. Atomische, transaktionsorientierte Vorgänge dieser Art können jetzt über mehrere Datenbanken hinweg koordiniert werden. Elastische Datenbanktransaktionen verwenden ein Zweiphasencommit, um die datenbankübergreifende Unteilbarkeit von Transaktionen zu gewährleisten. Dies eignet sich gut für Transaktionen mit einer Beteiligung von weniger als 100 Datenbanken pro einzelner Transaktion. Diese Limits werden nicht erzwungen. Eine Überschreitung beeinträchtigt jedoch die Leistung und Erfolgsraten von elastischen Datenbanktransaktionen.

Installation und Migration

Die Funktionen für elastische Datenbanktransaktionen werden mittels Aktualisierung der .NET-Bibliotheken „System.Data.dll“ und „System.Transactions.dll“ bereitgestellt. Die DLLs gewährleisten, dass bei Bedarf das Zweiphasencommit verwendet wird, um die Unteilbarkeit sicherzustellen. Installieren Sie .NET 4.6.1 oder eine höhere Version von .NET Framework, um mit dem Entwickeln von Anwendungen mit elastischen Datenbanktransaktionen zu beginnen. Bei der Ausführung unter einer älteren Version von .NET Framework lassen sich Transaktionen nicht zu einer verteilten Transaktion höher stufen, was eine Ausnahme zur Folge hat.

Nach der Installation können Sie die APIs für verteilte Transaktionen in „System.Transactions“ für Verbindungen mit SQL-Datenbank und SQL Managed Instance verwenden. Wenn Sie über MSDTC-Anwendungen verfügen, die diese APIs verwenden, erstellen Sie nach der Installation von .NET Framework 4.6.1 Ihre vorhandenen Anwendungen für .NET Framework 4.6 neu. Falls Ihre Projekte auf .NET Framework 4.6 ausgerichtet sind, verwenden sie automatisch die aktualisierten DLLs der neuen Framework-Version. Aufrufe der API für verteilte Transaktionen in Kombination mit Verbindungen mit SQL-Datenbank oder SQL Managed Instance werden jetzt erfolgreich ausgeführt.

Beachten Sie, dass für elastische Datenbanktransaktionen keine Installation von MSDTC erforderlich ist. Elastische Datenbanktransaktionen werden stattdessen direkt durch den und im Dienst verwaltet. Das vereinfacht Cloudszenarien erheblich, da die Verwendung verteilter Transaktionen mit SQL-Datenbank oder SQL Managed Instance keine MSDTC-Bereitstellung erfordert. Ausführlichere Informationen zum gemeinsamen Bereitstellen von elastischen Datenbanktransaktionen, .NET Framework und Ihren Cloudanwendungen in Azure finden Sie in Abschnitt 4.

Installation von .NET für Azure Cloud Services

Azure stellt verschiedene Angebote zum Hosten von .NET-Anwendungen bereit. Einen Vergleich der verschiedenen Angebote finden Sie unter Azure App Service, Cloud Services und Virtual Machines im Vergleich. Wenn das Gastbetriebssystem des Angebots älter als .NET 4.6.1 ist (das für elastische Transaktionen erforderlich ist), müssen Sie das Gastbetriebssystem auf 4.6.1 aktualisieren.

Für Azure App Service werden Upgrades des Gastbetriebssystems derzeit nicht unterstützt. Melden Sie sich für Azure Virtual Machines einfach auf dem virtuellen Computer an, und führen Sie das Installationsprogramm für das neueste .NET Framework aus. Für Azure Cloud Services müssen Sie die Installation einer neueren Version von .NET in die Startaufgaben der Bereitstellung einschließen. Informationen zu den Konzepten und Schritten finden Sie unter Installieren von .NET in einer Clouddienstrolle.

Beachten Sie, dass das Installationsprogramm für .NET 4.6.1 während des Bootstrappingprozesses für Azure Cloud Services möglicherweise mehr temporären Speicherplatz benötigt als das für .NET 4.6. Um eine erfolgreiche Installation sicherzustellen, erhöhen Sie den temporären Speicher für Ihren Azure-Clouddienst in der Datei "ServiceDefinition.csdef" im Abschnitt "LocalResources". Ändern Sie außerdem die Umgebungseinstellungen der Startaufgabe wie im folgenden Beispiel gezeigt:

<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-Entwicklung

Multidatenbankanwendungen

Der folgende Beispielcode verwendet die vertraute Programmierung mit „System.Transactions“ aus .NET. Die TransactionScope-Klasse erstellt eine Ambient-Transaktion in .NET. (Eine Ambient-Transaktion ist eine Transaktion, die sich im aktuellen Thread befindet.) Alle im TransactionScope geöffneten Verbindungen sind an der Transaktion beteiligt. Bei Beteiligung verschiedener Datenbanken wird die Transaktion automatisch zu einer verteilten Transaktion höher gestuft. Zum Steuern des Transaktionsergebnisses wird der Bereich auf „Complete“ festgelegt, um einen Commit anzugeben.

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();
}

Sharding-Datenbankanwendungen

Transaktionen in elastischen Datenbanken für SQL-Datenbank und SQL Managed Instance unterstützen auch die Koordinierung verteilter Transaktionen. Dabei verwenden Sie die OpenConnectionForKey-Methode der Clientbibliothek für elastische Datenbanken, um Verbindungen für eine horizontal hochskalierte Datenschicht herzustellen. Beispiele wären etwa Fälle, in denen Sie bei Änderungen Transaktionskonsistenz über verschiedene Sharding-Schlüsselwerte hinweg sicherstellen müssen. Verbindungen mit den Shards, die die verschiedenen Sharding-Schlüsselwerte hosten, werden mithilfe von „OpenConnectionForKey“ vermittelt. Grundsätzlich können die Verbindungen mit unterschiedlichen Shards hergestellt werden, sodass zur Gewährleistung von Transaktionsgarantien eine verteilte Transaktion erforderlich ist. Das folgende Codebeispiel veranschaulicht diese Vorgehensweise. Hierbei wird davon ausgegangen, dass eine Variable namens „shardmap“ eine Shardzuordnung aus der Clientbibliothek für elastische Datenbanken dargestellt:

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-Entwicklung

Serverseitige verteilte Transaktionen, in denen Transact-SQL verwendet wird, sind nur für Azure SQL Managed Instance verfügbar. Verteilte Transaktionen können nur zwischen Instanzen ausgeführt werden, die zur selben Serververtrauensstellungsgruppe gehören. In diesem Szenario müssen für verwaltete Instanzen Verbindungsserver verwendet werden, um wechselseitig auf sich zu verweisen.

Im folgenden Transact-SQL-Beispielcode wird BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION verwendet, um eine verteilte Transaktion zu starten.

    -- 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

Kombinieren von .NET- und Transact-SQL-Entwicklung

In .NET-Anwendungen, in denen System.Transaction-Klassen verwendet werden, kann die TransactionScope-Klasse mit der Transact-SQL-Anweisung BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION kombiniert werden. Im TransactionScope wird eine innere Transaktion, die BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION ausführt, explizit zu einer verteilten Transaktion hochgestuft. Auch wenn die zweite Verbindung mit SqlConnection in der TransactionScope-Instanz geöffnet wird, wird diese implizit zu einer verteilten Transaktion hochgestuft. Sobald die verteilte Transaktion gestartet wurde, werden alle nachfolgenden Transaktionen, unabhängig davon, ob sie von .NET oder Transact-SQL stammen, mit der übergeordneten verteilten Transaktion verknüpft. Dies hat zur Folge, dass alle von der BEGIN-Anweisung initiierten geschachtelten Transaktionsbereiche in derselben Transaktion enden und COMMIT/ROLLBACK-Anweisungen sich wie folgt auf das Gesamtergebnis auswirken:

• Eine COMMIT-Anweisung hat keine Auswirkung auf den Transaktionsbereich, der von einer BEGIN-Anweisung initiiert wurde, d. h., es werden keine Ergebnisse committet, bevor die Complete()-Methode für das TransactionScope-Objekt aufgerufen wurde. Wird das TransactionScope-Objekt zerstört, bevor es abgeschlossen war, wird für alle im Bereich vorgenommenen Änderungen ein Rollback ausgeführt.
• Eine ROLLBACK-Anweisung bewirkt, dass für das gesamte TransactionScope-Objekt ein Rollback ausgeführt wird. Jeder Versuch, neue Transaktionen in das TransactionScope-Objekt einzutragen, schlägt danach ebenso fehl wie ein Versuch, Complete() für das TransactionScope-Objekt aufzurufen.

Es folgt ein Beispiel, in dem die Transaktion mit Transact-SQL explizit zu einer verteilten Transaktion hochgestuft wird.

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();
}

Das folgende Beispiel zeigt eine Transaktion, die implizit zu einer verteilten Transaktion hochgestuft wird, nachdem die zweite SqlConnection-Verbindung im TransactionScope-Objekt gestartet wurde.

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();
}

Transaktionen für SQL-Datenbank

Elastische Datenbanktransaktionen werden auf verschiedenen Servern in Azure SQL-Datenbank unterstützt. Bei Transaktionen über die Grenzen Server hinweg müssen die beteiligten Server zuerst in eine Beziehung mit gegenseitiger Kommunikation gebracht werden. Sobald die Kommunikationsbeziehung eingerichtet wurde, kann eine Datenbank in einem der beiden Server an elastischen Transaktionen mit Datenbanken auf dem anderen Server teilnehmen. Mit Transaktionen über mehr als zwei Server hinweg muss eine Kommunikationsbeziehung für jedes Serverpaar vorhanden sein.

Verwenden Sie die folgenden PowerShell-Cmdlets, um serverübergreifende Kommunikationsbeziehungen für elastische Transaktionen zu verwalten:

• New-AzSqlServerCommunicationLink: Mit diesem Cmdlet können Sie eine neue Kommunikationsbeziehung zwischen zwei Servern in Azure SQL-Datenbank erstellen. Die Beziehung ist symmetrisch, sodass beide Server Transaktionen mit dem jeweils anderen Server initiieren können.
• Get-AzSqlServerCommunicationLink: Mit diesem Cmdlet können Sie vorhandene Kommunikationsbeziehungen und die zugehörigen Eigenschaften abrufen.
• Remove-AzSqlServerCommunicationLink: Mit diesem Cmdlet können Sie eine vorhandene Kommunikationsbeziehung entfernen.

Transaktionen für SQL Managed Instance

Verteilte Transaktionen werden über mehrere Datenbanken in mehreren Instanzen hinweg unterstützt. Überschreiten Transaktionen die Grenzen verwalteter Instanzen, müssen sich die beteiligten Instanzen in einer gegenseitigen Sicherheits- und Kommunikationsbeziehung befinden. Hierfür wird im Azure-Portal, in Azure PowerShell oder in der Azure CLI eine Serververtrauensgruppe erstellt. Wenn sich die Instanzen nicht im selben virtuellen Netzwerk befinden, müssen Sie das Peering virtueller Netzwerke konfigurieren, und die Eingangs- und Ausgangsregeln der Netzwerksicherheitsgruppe müssen die Ports 5024 und 11000–12000 in allen beteiligten virtuellen Netzwerken zulassen.

Das folgende Diagramm zeigt eine Serververtrauensgruppe mit verwalteten Instanzen, die verteilte Transaktionen mit .NET oder Transact-SQL ausführen können:

Überwachen des Transaktionsstatus

Verwenden Sie DMVs (Dynamic Management Views), um Status und Fortschritt laufender elastischer Datenbanktransaktionen zu überwachen. Für verteilte Transaktionen in SQL-Datenbank und SQL Managed Instance sind alle transaktionsbezogenen DMVs relevant. Die entsprechende DMV-Liste finden Sie hier: Dynamische Verwaltungssichten für Transaktionen und Funktionen (Transact-SQL).

Folgende DMVs sind besonders hilfreich:

• sys.dm_tran_active_transactions: Führt die derzeit aktiven Transaktionen und deren Status auf. Die UOW-Spalte (Arbeitseinheit) gibt die verschiedenen untergeordneten Transaktionen an, die zur gleichen verteilten Transaktion gehören. Alle Transaktionen innerhalb einer verteilten Transaktion haben den gleichen UOW-Wert. Weitere Informationen finden Sie in der DMV-Dokumentation.
• sys.dm_tran_database_transactions: Liefert zusätzliche Informationen zu Transaktionen (wie etwa die Position der Transaktion im Protokoll). Weitere Informationen finden Sie in der DMV-Dokumentation.
• sys.dm_tran_locks: Enthält Informationen zu den Sperren, die derzeit für laufende Transaktionen aktiv sind. Weitere Informationen finden Sie in der DMV-Dokumentation.

Einschränkungen

Derzeit gelten für Transaktionen in elastischen Datenbanken in SQL-Datenbank folgende Einschränkungen:

• Es werden nur datenbankübergreifende Transaktionen in Azure SQL-Datenbank unterstützt. Andere Ressourcenanbieter für X/Open XA sowie Datenbanken außerhalb von Azure SQL-Datenbank können nicht an elastischen Datenbanktransaktionen beteiligt werden. Das bedeutet, dass sich elastische Datenbanktransaktionen nicht über lokale SQL Server- und Azure SQL-Datenbanken erstrecken können. Für lokale verteilte Transaktionen muss weiterhin MSDTC verwendet werden.
• Nur clientkoordinierte Transaktionen einer .NET-Anwendung werden unterstützt. Die serverseitige Unterstützung für T-SQL (etwa „BEGIN DISTRIBUTED TRANSACTION“) ist zwar geplant, aber noch nicht verfügbar.
• Transaktionen über WCF-Dienste werden nicht unterstützt. Nehmen wir beispielsweise eine WCF-Dienstmethode, die eine Transaktion ausführt. Das Umschließen des Aufrufs innerhalb eines Transaktionsbereichs schlägt als System.ServiceModel.ProtocolExceptionfehl.

Die folgenden Einschränkungen gelten derzeit für verteilte Transaktionen (auch als elastische Transaktionen oder nativ unterstützte verteilte Transaktionen bezeichnet) in SQL Managed Instance:

• Mit dieser Technologie werden nur datenbankübergreifende Transaktionen in verwalteten Instanzen unterstützt. Für alle anderen Szenarios, die X/Open XA-Ressourcenanbieter und -Datenbanken außerhalb von Azure SQL Managed Instance enthalten können, sollten Sie DTC für Azure SQL Managed Instance konfigurieren.
• Transaktionen über WCF-Dienste werden nicht unterstützt. Nehmen wir beispielsweise eine WCF-Dienstmethode, die eine Transaktion ausführt. Das Umschließen des Aufrufs innerhalb eines Transaktionsbereichs schlägt als System.ServiceModel.ProtocolExceptionfehl.
• Azure SQL Managed Instance muss Bestandteil einer Serververtrauensstellungsgruppe sein, um an einer verteilten Transaktion teilnehmen zu können.
• Einschränkungen von Serververtrauensstellungsgruppen wirken sich auf verteilte Transaktionen aus.
• Azure SQL Managed Instances, die an verteilten Transaktionen teilnehmen, müssen über private Endpunkte (mit einer privaten IP-Adresse des virtuellen Netzwerks, in dem sie bereitgestellt werden) verbunden sein und müssen über private vollqualifizierte Domänennamen aufeinander verweisen. Clientanwendungen können verteilte Transaktionen auf privaten Endpunkten verwenden. Außerdem können Clientanwendungen auch verteilte Transaktionen auf öffentlichen Endpunkten verwenden, wenn in Transact-SQL Verbindungsserver genutzt werden, die auf private Endpunkte verweisen. Diese Einschränkung ist im folgenden Diagramm erläutert.

Nächste Schritte

• Fragen können Sie über die Microsoft F&A-Seite für SQL-Datenbank an uns richten.
• Featureanfragen können Sie im SQL-Datenbank-Feedbackforum oder im SQL Managed Instance-Forum einbringen.