MySQL MVCC 原理分析: 同時実行制御に最適な選択肢であるのはなぜですか?

MySQL MVCC 原理分析: 同時実行制御に最適な選択肢であるのはなぜですか?

リレーショナル データベースでは、データの一貫性と同時実行性の制御が重要です。最も一般的なリレーショナル データベース管理システムの 1 つである MySQL は、MVCC (Multi-Version Concurrency Control、複数バージョンの同時実行制御) メカニズムを使用して同時実行制御を実現します。この記事では、MySQL MVCC 原則の詳細な分析を提供し、それが同時実行制御に最適な選択肢である理由について説明します。

1. MVCC の基本概念
   MVCC メカニズムは、複数のトランザクションが相互に干渉することなくデータベース データを同時に読み取り、変更できるようにする楽観的な同時実行制御戦略です。各トランザクションは最初に可視性ビューを作成します。これにより、トランザクションが表示できるデータのバージョンが決まります。

MVCC では、各データ行に複数のバージョンがあり、各バージョンにはタイムスタンプ マークが付いています。トランザクションが開始されると、トランザクション開始時刻のタイムスタンプに基づいて可視性ビューが作成されます。このビューでは、トランザクションは開始時刻より前にコミットされた行バージョンのみを表示できます。

2. MVCC の実装原理
   MySQL は、MVCC の実装をサポートするために複数のデータ構造を使用します。そのうちの最も重要なものは、UNDO ログと読み取りビューです。

a. Undo ログ
Undo ログは、トランザクションをロールバックするために使用される操作記録です。トランザクションが開始されると、MySQL はデータベース上のトランザクションの変更操作を記録するために元に戻すログを作成します。トランザクションがロールバックされると、UNDO ログを使用してデータを変更前の状態に復元できます。

b. Read View
Read View は論理タイムスタンプであり、データの読み取り時にトランザクションが確認できるデータ バージョンを決定します。各トランザクションには独自の読み取りビューがあり、トランザクション開始時のタイムスタンプに基づいて可視性を決定します。

Read View の実装は、InnoDB ストレージ エンジンのバージョン チェーン (バージョン チェーン) メカニズムに依存します。トランザクションが開始されると、バージョン チェーンから可視性ルールに準拠するデータ バージョンが検索され、それらが読み取りビューに記録されます。このようにして、トランザクションの実行中は、読み取りビューに記録されたデータ バージョンのみを確認できます。

3. 同時実行制御の利点
   MVCC メカニズムは同時実行制御に多くの利点を提供するため、最適な選択肢となります:

a. 高い同時実行性
MVCC では、次のことが可能になります。複数のトランザクションを使用してデータベース データを同時に読み取り、変更することで、システムの同時実行パフォーマンスが向上します。各トランザクションには独自の可視性ビューがあるため、トランザクションは相互に干渉しません。このようにして、システムは複数のトランザクションを同時に実行できるため、ロックの競合が減少し、同時実行パフォーマンスが向上します。

b. 高い絶縁性
MVCC は、より高いレベルの絶縁性を提供します。読み取り操作は書き込み操作によってブロックされず、書き込み操作は読み取り操作によってブロックされません。このようにして、読み取り操作と書き込み操作を同時に実行できるため、システムの同時実行性が向上します。

c. 同時実行制御の柔軟性の向上
MVCC により、トランザクションはロックなしでデータの読み取りと変更を行うことができます。この楽観的な同時実行制御戦略により、ロックの使用が削減され、ロックの競合によって引き起こされるパフォーマンスの損失が軽減されます。同時に、MVCC によりトランザクションをノンブロッキングで実行できるようになり、システムの応答パフォーマンスが向上します。

4. コード例
   次に、トランザクションの同時実行と可視性ビューの使用を示す簡単な MySQL MVCC 例を示します。

-- テスト テーブルを作成する
CREATE TABLE テスト (
id INT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(50),
age INT
) ENGINE=InnoDB;

--オープン トランザクション 1
START TRANSACTION;

--トランザクション 1 はデータの一部を挿入します
INSERT INTO test (id, name, age) VALUES (1, 'Alice', 20);

- -トランザクション 2 を開き、開始タイムスタンプは t2です
START TRANSACTION;

--トランザクション 2 はデータを読み取ります
SELECT * FROM test WHERE id = 1;

--トランザクション 2 は変更しますデータ
UPDATE テスト SET age = 25 WHERE id = 1;

-- トランザクション 2 を送信
COMMIT;

-- トランザクション 1 読み取りデータ
SELECT * FROM テストWHERE id = 1;

-- トランザクション 1 をコミット
COMMIT;

上記の例では、トランザクション 1 とトランザクション 2 が同時に実行されます。トランザクション 2 がデータを読み取る時点 (t2) はトランザクション 1 がコミットされる前であるため、トランザクション 2 はトランザクション 1 がコミットされる前のデータ バージョンしか参照できません。トランザクション 1 が送信されると、トランザクション 2 はトランザクション 1 の変更結果を確認できるようになります。

この例では、MVCC の可視性ビューがどのように機能するのか、そしてそれが同時実行制御に最適な選択肢である理由が明確にわかります。

概要:
MySQL MVCC メカニズムは、複数のトランザクションがデータベース データを同時に読み取り、変更できるようにする楽観的な同時実行制御戦略です。 MVCC は、Undo ログと Read View を使用して可視性ビュー管理を実装します。 MVCC には、高い同時実行性、高い分離性、柔軟性という利点があるため、同時実行性の制御には最適です。 MVCC の原則を深く理解することで、開発者はデータベース システムをより適切に設計および最適化し、同時実行制御のパフォーマンスと効率を向上させることができます。

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