剖析MVCC：巧用快照机制,让并发事半功倍
2023-05-07 17:55:13
MVCC：巧解并发数据库难题，提升数据一致性和性能
在繁忙的数据库环境中，当多个事务争抢同一块数据时，会出现各种令人头疼的并发问题，威胁着数据库的完整性和可靠性。
并发数据库难题大盘点
想象一下，你正在购物网站上购买一双新鞋，但另一个狡猾的买家也看中了这双鞋。你们俩同时点击“购买”按钮，结果会怎样？在没有适当的保护措施的情况下，可能会出现以下尴尬情况：
- 脏读： 你看到了另一个买家尚未完成购买的鞋子信息，让你误以为鞋子已经售罄。
- 幻读： 当你在继续浏览网站时，另一个买家悄悄地把鞋子加进了购物车，导致你的搜索结果中出现了额外的鞋子，让你迷惑不已。
- 不可重复读： 你不断刷新页面，却发现鞋子的价格不断变化，让你怀疑自己是否眼花了。
这些并发问题都会破坏数据库数据的准确性，让用户产生困惑和不满。
MVCC横空出世，化解并发冲突难题
为了应对这些并发难题，数据库专家们发明了MVCC（多版本并发控制），这是一种巧妙的解决方案，可以让你和另一个买家同时购买鞋子，而不会出现任何问题。
MVCC的快照隔离机制
MVCC的核心思想是引入“快照”的概念。当一个事务开始时，它会创建一个快照，该快照记录了事务开始时的数据库状态。该事务只能看到并操作快照中的数据，而其他事务对数据的修改不会影响该事务的快照。
版本链：MVCC的巧妙实现
MVCC通过版本链来实现快照隔离。每个数据行都有一个版本链，其中包含该行的所有历史版本。当一个事务对数据行进行修改时，它不会直接修改该行，而是创建一个新的版本并将其添加到版本链中。
MVCC的优势：隔离性和并发性的双赢
MVCC具有以下两大优势：
- 隔离性： 每个事务都有自己的快照，因此不会受到其他事务的修改影响，从而保证了事务的隔离性。
- 并发性： 多个事务可以同时对同一数据进行操作，而不会相互干扰，从而提高了数据库的并发性。
MVCC的应用场景：读多写少的数据库系统
MVCC在读多写少的数据库系统中尤其适用，因为在这些系统中，读取操作远多于写入操作。在这种情况下，MVCC可以显著提高数据库的吞吐量和性能。
MVCC与乐观锁、悲观锁的比较
MVCC是一种乐观锁机制，而悲观锁是一种悲观锁机制。
乐观锁假设事务不会发生冲突，因此允许多个事务同时操作同一数据。如果发生冲突，则由应用程序来处理。
悲观锁假设事务会发生冲突，因此在事务开始时就对数据加锁。如果其他事务试图修改被锁定的数据，则必须等待锁被释放。
MVCC和悲观锁各有优缺点。MVCC在读多写少的系统中性能更好，而悲观锁在写多读少的系统中性能更好。
结论：MVCC，并发数据库的福音
MVCC是一种巧妙而有效的并发控制机制，它通过快照隔离和版本链巧妙化解了并发操作中固有的冲突，确保了事务的隔离性和一致性，同时提升了数据库的并发性和性能。在读多写少的数据库系统中，MVCC是一种非常合适的选择。
常见问题解答
- 什么是快照隔离？
快照隔离是一种并发控制机制，它创建每个事务自己的快照视图，让事务只能看到该快照中的数据，不受其他事务修改的影响。
- 版本链如何实现快照隔离？
版本链记录了数据行的所有历史版本。当一个事务修改数据行时，它会创建一个新的版本并将其添加到版本链中，这样其他事务仍可以看到修改前的版本。
- MVCC如何提高并发性？
MVCC允许多个事务同时操作同一数据，因为事务只能看到自己的快照，不受其他事务修改的影响。
- MVCC与乐观锁和悲观锁有什么区别？
MVCC是一种乐观锁机制，假设事务不会发生冲突。悲观锁是一种悲观锁机制，假设事务会发生冲突，并在事务开始时对数据加锁。
- 哪些类型的数据库系统适合使用 MVCC？
MVCC在读多写少的数据库系统中尤其适用，因为在这种系统中，读取操作远多于写入操作。
