MySQL MVCC 原理分析: データの同時実行性の問題を解決するには?

MySQL MVCC 原理分析: データの同時実行性の問題を解決するには?

データベース システムでは、データの同時実行性の問題は非常に重要かつ一般的な課題です。複数のユーザーがデータベースに対して同時に読み取りおよび書き込み操作を実行すると、データの不整合や更新の損失などの問題が発生する可能性があります。これらの問題を解決するために、MySQL は MVCC (Multiple Version Concurrency Control) メカニズムを導入しました。

MVCC は、トランザクションごとにデータベース スナップショットを作成することで、異なるトランザクション間の分離を実現する同時実行制御テクノロジです。 1 つのトランザクションがデータを読み取っている間、他のトランザクションは相互に干渉することなくデータの変更を続けることができます。このメカニズムにより、データベース システムの同時実行性とパフォーマンスが大幅に向上します。

MySQL MVCC の原理を分析し、コード例を通してそれを実証してみましょう。

1. トランザクションとバージョン番号

MySQL では、各トランザクションには一意のトランザクション ID (トランザクション ID) があり、トランザクションを識別するために使用されます。同時に、各データ行にはバージョン番号 (または作成タイムスタンプ) もあり、データ行のバージョンを識別するために使用されます。

2. データ スナップショット

トランザクションが開始されると、MySQL はトランザクションのデータベース スナップショットを作成します。このスナップショットは、現在のデータベース状態に基づくイメージであり、その時点のすべてのデータ行のバージョン番号を反映しています。

3. 読み取り操作

トランザクションが読み取り操作を実行するとき、トランザクションは自身のトランザクション ID とデータ行のバージョン番号に基づいて可視性を決定します。データ行のバージョン番号がトランザクションの開始時刻よりも新しい場合、トランザクションはデータ行の更新を確認できません。これにより、「ダーティ リード」および「反復不可能な読み取り」の問題を回避できます。

4. 書き込み操作

トランザクションが書き込み操作を実行すると、MySQL はその新しいバージョン番号を作成し、新しいバージョンのデータ行をデータベースに挿入します。同時に、元のデータ行は変更されずに残り、他のトランザクションが古いバージョンのデータを読み続けることができます。

5. トランザクションのコミットとロールバック

トランザクションがコミットすると、変更されたすべてのデータ行のバージョン番号が現在のトランザクションのバージョン番号に更新されます。このようにして、他のトランザクションはこのトランザクションの変更を見ることができます。トランザクションがロールバックされると、その変更は元に戻され、行のバージョン番号はトランザクションが開始される前の状態に復元されます。

ここで、簡単なサンプル コードを通じて MySQL MVCC のアプリケーションをデモンストレーションしてみましょう。

名前や給与などの従業員情報を含むテーブル「employee」があるとします。私たちの目標は、データの正確性を確保しながら、同時読み取りおよび書き込み操作を実現することです。

まず、テーブルを作成し、いくつかのデータを挿入します。

CREATE TABLE member (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(50),
給与 INT
);

INSERT INTO 従業員 (名前, 給与) VALUES ('Alice', 5000);
INSERT INTO 従業員 (名前, 給与) VALUES ('Bob', 6000);
INSERT INTO従業員 (名前, 給与) VALUES ('Charlie', 7000);

次に、2 つの異なるトランザクションを使用して、給与の変更とクエリを同時に実行します。

-- トランザクション 1:
START TRANSACTION;

UPDATE 従業員 SET給与 = 5500 WHERE name = 'Alice';

-- トランザクション 2:
START TRANSACTION;

SELECT * FROM従業員 WHERE name = 'Alice';

トランザクション 1 はアリスの給与を 5500 に更新し、トランザクション 2 はアリスの給与を読み取ります。 MVCC の原則によれば、トランザクション 2 はトランザクション 1 の変更よりも前に開始されるため、トランザクション 2 にはトランザクション 1 の更新が表示されません。

最後に、次の 2 つのトランザクションを送信し、結果をクエリします。

-- トランザクション 1:
COMMIT;

-- トランザクション 2:
SELECT * FROM 従業員 WHERE name = 'Alice';

トランザクション 2 によって返される結果は、トランザクション 1 によって変更された 5500 ではなく、元の給与 5000 のままです。

まとめると、MySQL MVCC は効果的な同時実行制御テクノロジであり、トランザクションごとにスナップショットを作成し、バージョン番号に基づいてデータの可視性を決定することで同時操作の分離と分離を実現します。開発者は、MVCC の原則に基づいてアプリケーションを作成するときに、MySQL の同時実行機能を最大限に活用して、システムのパフォーマンスと信頼性を向上させることができます。

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