MVCC ( multiversion concurrency control )— управление параллельным доступом посредством многоверсионности кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое mvcc, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое mvcc, multiversion concurrency control , управление параллельным доступом посредством многоверсионности , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Базы данных, знаний и хранилища данных. Big data, СУБД и SQL и noSQL.

MVCC (англ. multiversion concurrency control — управление параллельным доступом посредством многоверсионности ) — один из механизмов СУБД для обеспечения параллельного доступа к базам данных, заключающийся в предоставлении каждому пользователю так называемого «снимка» базы, обладающего тем свойством, что вносимые пользователем изменения невидимы другим пользователям до момента фиксации транзакции. Этот способ управления позволяет добиться того, что пишущие транзакции не блокируют читающих, и читающие транзакции не блокируют пишущих.

Первой СУБД, реализовавшей механизм считается Rdb, на основе ее аналогичные механизмы появились в конце 1980-х годов у InterBase и Oracle Database ), в 1990-е годы механизм реализован у PostgreSQL, а в 2000-е годы — почти во всех развитых реляционных СУБД. В дальнейшем этим механизмом оснащены также ряд систем, относимых к классам NoSQL и NewSQL (включая MongoDB, CouchDB, CockroachDB^[en] и многие другие), и даже некоторые программные системы, не относимые к категории СУБД (например, etcd^[en], ehcache^[en] и другие).

Описание

Без контроля параллелизма, если кто-то читает из базы данных одновременно с записью в нее, возможно, что читатель увидит наполовину записанные или несогласованные данные. Например, при совершении банковского перевода между двумя банковскими счетами, если читатель считывает баланс в банке, когда деньги были сняты с исходного счета и до того, как они были внесены на целевой счет, может показаться, что деньги исчезли из банк. Изоляция - это свойство, обеспечивающее гарантии одновременного доступа к данным. Изоляция реализуется с помощью протокола управления параллелизмом . Самый простой способ - заставить всех читателей ждать, пока писатель не закончит, что называется блокировкой чтения-записи.. Известно, что блокировки создают конкуренцию, особенно между транзакциями длительного чтения и транзакциями обновления. MVCC стремится решить проблему, сохраняя несколько копий каждого элемента данных. Таким образом, каждый пользователь, подключенный к базе данных, видит моментальный снимок базы данных в определенный момент времени. Любые изменения, сделанные автором, не будут видны другим пользователям базы данных до тех пор, пока изменения не будут завершены (или, в терминах базы данных: пока транзакция не будет зафиксирована).

Когда базе данных MVCC необходимо обновить фрагмент данных, она не будет перезаписывать исходный элемент данных новыми данными, а вместо этого создает более новую версию элемента данных. Таким образом, хранится несколько версий. Версия, которую видит каждая транзакция, зависит от реализованного уровня изоляции. Наиболее распространенный уровень изоляции, реализованный с помощью MVCC, - это изоляция моментальных снимков . С изоляцией моментального снимка транзакция наблюдает за состоянием данных, как когда транзакция началась.

MVCC обеспечивает согласованные представления на определенный момент времени . В транзакциях чтения в MVCC обычно используется метка времени или идентификатор транзакции, чтобы определить, какое состояние БД читать, и прочитать эти версии данных. Таким образом, транзакции чтения и записи изолированы друг от друга без какой-либо блокировки. Однако, несмотря на то, что в блокировках нет необходимости, они используются некоторыми базами данных MVCC, такими как Oracle. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Запись создает новую версию, а одновременное чтение обеспечивает доступ к более старой версии.

MVCC представляет проблему, как удалить версии, которые устарели и никогда не будут прочитаны. В некоторых случаях реализован процесс периодического просмотра и удаления устаревших версий. Часто это процесс остановки мира, который просматривает всю таблицу и перезаписывает ее последней версией каждого элемента данных. PostgreSQL применяет этот подход в своем процессе VACUUM. Другие базы данных разделяют блоки хранения на две части: часть данных и журнал отмены. В части данных всегда сохраняется последняя зафиксированная версия. Журнал отмены позволяет восстанавливать старые версии данных. Основное неотъемлемое ограничение этого последнего подхода заключается в том, что при наличии рабочих нагрузок с интенсивным обновлением в части журнала отмены не хватает места, а затем транзакции прерываются, поскольку им не может быть предоставлен их моментальный снимок. Длядокументно-ориентированная база данных, она также позволяет системе оптимизировать документы путем записи целых документов на смежные разделы диска - при обновлении можно переписать весь документ, а не вырезать отдельные фрагменты или хранить их в связанной, несмежной базе данных. структура.

Реализация

MVCC использует временные метки ( TS ) и увеличивающие идентификаторы транзакций для достижения согласованности транзакций . MVCC гарантирует, что транзакция ( T ) никогда не должна ждать, чтобы прочитать объект базы данных ( P ), поддерживая несколько версий объекта. Каждая версия объекта P имеет как метку времени чтения ( RTS ), так и метку времени записи ( WTS ), которая позволяет конкретной транзакции T _i прочитать самую последнюю версию объекта, которая предшествует метке времени чтения RTS транзакции ( T_я ).

Если транзакция T _i хочет записать в объект P , и есть также другая транзакция T _k, происходящая с тем же объектом, RTS времени чтения ( T _i ) должен предшествовать Read Timestamp RTS ( T _k ), т. Е. RTS ( T _i ) < RTS ( T _k ) ^{[ требуется пояснение ]} для успешного выполнения операции записи объекта ( WTS ). НаписатьНевозможно завершить, если есть другие невыполненные транзакции с более ранней отметкой времени чтения ( RTS ) для того же объекта. Подобно тому, как стоять в очереди в магазине, вы не можете завершить свою транзакцию, пока те, кто перед вами, не завершат свою.

Чтобы повторить; каждый объект ( P ) имеет метку времени ( TS ), однако, если транзакция T _i хочет записать в объект, а транзакция имеет метку времени ( TS ), которая предшествует текущей метке времени чтения объекта, TS ( T _i ) < RTS ( P ), то транзакция прерывается и перезапускается. (Это связано с тем, что более поздняя транзакция уже зависит от старого значения.) В противном случае T _i создает новую версию объекта P и устанавливает временную метку чтения / записи TS.новой версии к метке времени транзакции TS ← TS ( T _i ).

Недостатком этой системы является стоимость хранения нескольких версий объектов в базе данных. С другой стороны, чтение никогда не блокируется, что может быть важно для рабочих нагрузок, в основном связанных с чтением значений из базы данных. MVCC особенно хорошо умеет реализовать настоящую изоляцию моментальных снимков , что часто делают другие методы управления параллелизмом либо не полностью, либо с высокими затратами на производительность.

Примеры

Параллельное чтение-запись

При Time = 1 состояние базы данных может быть:

T0 написал Object 1 = "Foo" и Object 2 = "Bar". После этого T1 написал Object 1 = "Hello", оставив объекту 2 его исходное значение. Новое значение Объекта 1 заменит значение 0 для всех транзакций, которые начинаются после фиксации T1, после чего версия 0 Объекта 1 может быть собрана мусором.

Если длительная транзакция T2 запускает операцию чтения объекта 2 и объекта 1 после подтверждения T1 и существует одновременная транзакция обновления T3, которая удаляет объект 2 и добавляет объект 3 = «Foo-Bar», состояние базы данных будет выглядеть так, как в момент времени 2:

На момент 2 появилась новая версия Объекта 2, которая помечена как удаленная, и новый Объект 3. Поскольку T2 и T3 выполняются одновременно, T2 видит версию базы данных до 2, то есть до того, как T3 зафиксировал запись, как таковой T2 читает объект 2 = «Бар» и Объект 1 = «Привет». Таким образом, управление многоверсионным параллелизмом позволяет выполнять чтение с изоляцией снимков без каких-либо блокировок.

История

Управление параллелизмом многовариантность описывается более подробно в 1981 бумаге «Управление параллелизмом в распределенных систем баз данных» по Фил Бернштейн и Натан Goodman, а затем на работу в Computer Corporation Америки . В статье Бернстайна и Гудмана цитируется диссертация Дэвида П. Рида 1978 года , в которой довольно четко описывается MVCC и утверждается, что она является оригинальной работой.

Первого груза, коммерческое программное обеспечение базы данных продукт отличая MVCC был VAX Rdb / ELN , созданный в Digital Equipment Corporation по Джим Старки . Старки создал вторую коммерчески успешную базу данных MVCC - InterBase .

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• Список баз данных , использующих MVCC
• Чтение -копирование-обновление
• Управление параллелизмом на основе временных меток
• Векторные часы
• Система контроля версий

Данная статья про mvcc подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое mvcc, multiversion concurrency control , управление параллельным доступом посредством многоверсионности и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Базы данных, знаний и хранилища данных. Big data, СУБД и SQL и noSQL