Multiversion Concurrency Control

Multiversion Concurrency Control (MVCC, MCC, multi-generational concurrency control) ist ein Verfahren aus der Datenbanktechnik, das dazu dient, konkurrierende Zugriffe auf eine Datenbank möglichst effizient auszuführen, ohne zu blockieren oder die Konsistenz der Datenbank zu gefährden.

Dabei wird sichergestellt, dass lesende Zugriffe nie auf Schreibvorgänge in Datenbankobjekten warten müssen. Zu diesem Zweck werden intern verschiedene Versionen eines Objektes gehalten, die z. B. durch Zeitstempel oder fortlaufend erhöhte Transaktionsnummern voneinander unterschieden werden. Jede Objektversion hat dann einen Zeitstempel vom Zeitpunkt ihres Schreibens durch eine beliebige Transaktion T_bel, auf diese Weise kann Transaktion T_i die jeweils aktuelle Version des Objektes lesen, deren Zeitstempel kleiner ist als TS(T_i), d. h., die von der Transaktion

${\displaystyle {\text{T}}_{\text{j}}{\text{ mit }}j={\underset {\forall \,{\text{bel}}}{\text{maxarg}}}\left\{{\text{TS}}\left(T_{\text{bel}}\right):{\text{TS}}\left(T_{\text{bel}}\right)<{\text{TS}}\left(T_{i}\right)\right\}}$

geschrieben wurde.

Jedes Objekt P besitzt ebenso einen Lese-Zeitstempel RTS(P) (read timestamp), der den Startzeitstempel TS(T_neu) derjenigen Transaktion T_neu angibt, die P zuletzt gelesen hat. Wenn T_i dieses Objekt P ändert und TS(T_i) < RTS(P)=TS(T_neu) gilt, dann wird die Transaktion T_i abgebrochen und neu gestartet. Andernfalls erstellt T_i eine neue Version von P und setzt den Lese-Schreib-Zeitstempel von P auf TS(T_i).

MVCC ist klar abzugrenzen vom Isolationslevel Read Uncommitted, welches ebenfalls sicherstellt, dass lesende Zugriffe nie auf Schreibvorgänge warten müssen. Im Gegensatz zu Read Uncommitted gewährleistet MVCC jedoch immer eine konsistente Sicht auf die Daten. Die Verwendung von MVCC schließt das Isolationslevel Read Uncommitted somit grundsätzlich aus, da keine Dirty Reads mehr möglich sind.

Der Nachteil dieses Systems sind die Kosten, um viele verschiedene Versionen eines Objekts in der Datenbank zu halten. Auf der anderen Seite werden lesende Zugriffe nie blockiert, was sehr wichtig bei ausgelasteten Datenbanken sein kann, in denen sehr häufig nur gelesen wird.

Datenbanken mit MVCC

Viele der heute erhältlichen Datenbanksysteme implementieren diese Technik:

• ArangoDB[1]
• Berkeley DB[2]
• CouchDB[3]
• CortexDB
• Elasticsearch
• Firebird (Datenbank)[4]
• FLAIM
• GraphDB (sones GmbH)[5]
• H2 Database Engine (experimentell ab Version 1.0.57 (25. August 2007))[6]
• InterBase (alle Versionen)[7]
• Microsoft SQL Server (ab SQL Server 2005, allerdings verwenden ältere Versionen u. a. row-level-locking)
• MySQL, wenn man die InnoDB[8] oder Falcon[9] storage engine verwendet.
• ObjectStore (nur im Lesemodus)[10]
• Oracle[11]
• OrientDB
• PostgreSQL[12] und PostgreSQL Derivate wie Netezza
• SAP HANA
• ThinkSQL
• Zope Object Database

Siehe auch

• Transaktionaler Speicher
• Zeitstempelverfahren
• ACID

Einzelnachweise

1. Basics and Terminology · ArangoDB v3.2.8 Documentation
2. Berkeley DB Reference Guide: Degrees of Isolation (Memento des Originals vom 27. Juni 2007 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/oracle.com
3. CouchDB: The Definitive Guide - Eventual Consistency
4. White paper by Roman Rokytskyy Firebird and Multi Version Concurrency Control (Memento des Originals vom 9. Juni 2007 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/firebirdsql.org
5. [1]
6. Multi-Version Concurrency Control in the H2 Database Engine
7. Bill Todd: InterBase: What Sets It Apart. 2000, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 26. Februar 2006; abgerufen am 19. September 2020.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/dbginc.com 
8. MySQL 5.1 Reference Manual, Section 14.2.12: Implementation of Multi-Versioning
9. MySQL 5.1 Reference Manual, Section 14.6.1: Falcon Features@1@2Vorlage:Toter Link/mysql.org (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Mai 2019. Suche in Webarchiven)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
10. ObjectStore Advanced C++ User’s Guide, chapter two (Memento des Originals vom 23. August 2007 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/progress.com
11. Oracle Database Concepts, Chapter 9 Data Concurrency and Consistency docs.oracle.com Multiversion Read Consistency
12. PostgreSQL 8.3 Documentation, Chapter 12: Concurrency Control