揭秘数据库MVCC实现本质，纵观MySQL和PG的MVCC异同，看懂MVCC不再难！
2023-12-02 22:51:31
MVCC: 揭开并发控制的神秘面纱
前言
在当今数据驱动的世界中，数据库系统在管理和存储信息方面发挥着至关重要的作用。为了确保在并发环境中数据的完整性和一致性，数据库系统采用各种并发控制技术。其中最流行的方法之一就是多版本并发控制 (MVCC)。
什么是 MVCC？
MVCC 是一种并发控制技术，它允许多个事务同时访问和修改相同的数据项，而不会相互干扰。它的基本原理是，每个事务都维护一个独立的数据版本。当一个事务对数据进行修改时，它不会直接更新现有数据，而是创建一个新的版本。这样，其他事务仍可以看到数据的旧版本，不受新版本的影响。
MVCC 的优点
MVCC 的主要优点之一是它提高了并发性。由于事务不必等待彼此完成，因此可以同时执行多个事务。这可以显著提高数据库系统的吞吐量，因为它消除了事务之间序列化执行的需要。
MySQL 和 PostgreSQL 中的 MVCC 实现
MySQL 和 PostgreSQL 都是流行的关系数据库管理系统，它们都支持 MVCC。然而，它们在 MVCC 的实现方式上存在一些关键差异。
MySQL 中的 MVCC
MySQL 使用行级 MVCC，这意味着每个事务都维护一个独立的行版本。当一个事务修改一行数据时，它创建一个新的行版本，同时保留旧的行版本，直到所有引用该行版本的活动事务完成。MySQL 使用回滚指针来跟踪行版本，允许事务在需要时回滚到旧版本。
代码示例：
BEGIN TRANSACTION;
-- 读入行的旧版本
SELECT * FROM table_name WHERE id = 1;
-- 修改行，创建一个新版本
UPDATE table_name SET name = 'New Name' WHERE id = 1;
COMMIT;
PostgreSQL 中的 MVCC
另一方面，PostgreSQL 使用快照隔离，也称为多版本快照并发控制 (MVCC)。每个事务都维护一个独立的快照，它包含事务开始时数据库的状态。当一个事务修改数据时，它不会直接更新现有数据，而是创建一个新的快照。旧的快照仍然保留，直到所有引用该快照的活动事务完成。PostgreSQL 使用可见性映射来跟踪快照，它指示哪些快照可以看到哪些数据版本。
代码示例：
BEGIN TRANSACTION;
-- 设置快照隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SNAPSHOT;
-- 读入行的旧版本
SELECT * FROM table_name WHERE id = 1;
-- 修改行，创建一个新快照
UPDATE table_name SET name = 'New Name' WHERE id = 1;
COMMIT;
PostgreSQL MVCC 备受吐槽的原因
虽然 PostgreSQL 的 MVCC 实现提供了出色的隔离性，但它也因以下原因而备受吐槽：
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性能开销： 与 MySQL 的行级 MVCC 相比，PostgreSQL 的快照隔离开销更大。这是因为 PostgreSQL 必须维护快照和可见性映射，而 MySQL 只需要维护回滚指针。
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可扩展性问题： 随着并发事务数量的增加，PostgreSQL 的 MVCC 实现的可扩展性可能会成为问题。这是因为每个事务都会创建一个新的快照，这可能会导致内存消耗过大。
MVCC 的替代方案
除了 MVCC 之外，还存在其他并发控制技术，包括：
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锁： 传统的并发控制方法，它通过获取和释放锁来限制对数据的访问。
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乐观并发控制 (OCC)： 允许事务在没有锁的情况下执行，仅在提交时检查冲突。
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悲观并发控制 (PCC)： 通过在事务执行期间获取和持有锁来防止冲突。
结论
MVCC 是一种强大的并发控制技术，它允许在数据库系统中同时执行多个事务，从而提高了吞吐量和并发性。MySQL 和 PostgreSQL 都提供了 MVCC 实现，但它们在性能和可扩展性方面存在差异。选择最佳的并发控制技术取决于特定应用程序的需求和限制。
常见问题解答
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MVCC 如何防止数据丢失？
答：MVCC 通过保留数据的旧版本来防止数据丢失。即使一个事务修改了数据，以前的版本仍然存在，直到所有引用该版本的活动事务完成。 -
哪种 MVCC 实现更适合高并发工作负载？
答：对于高并发工作负载，MySQL 的行级 MVCC 通常比 PostgreSQL 的快照隔离更有效，因为它具有较低的开销和更高的可扩展性。 -
如何提高 PostgreSQL 中 MVCC 的性能？
答：可以采取多种方法来提高 PostgreSQL 中 MVCC 的性能，包括使用索引、设置适当的隔离级别以及优化查询以尽量减少快照的使用。 -
MVCC 是否适合所有类型的数据库应用程序？
答：虽然 MVCC 通常适用于大多数数据库应用程序，但它可能不适合某些需要严格顺序一致性的应用程序。 -
MVCC 会对数据库的存储空间造成什么影响？
答：MVCC 会增加数据库的存储空间开销，因为它必须存储数据的旧版本。然而，在大多数情况下，存储开销的增加是值得的，因为它允许更高的并发性。
