Что такое MVCC и как он позволяет читать без блокировок?

Без многоверсионности согласованное чтение требует блокировок: пока транзакция читает, писатель ждёт, и наоборот. MVCC снимает это противоречие — у каждой транзакции своя точка зрения на данные.

Как это устроено в PostgreSQL:

• каждая версия строки (tuple) хранит xmin — транзакцию, которая её создала, и xmax — транзакцию, которая её удалила или заменила;
• UPDATE не перезаписывает строку: он ставит xmax старой версии и вставляет новую с xmin = текущая транзакция;
• снимок — список транзакций, которые на момент его взятия уже завершились; версия видна, если её xmin подтверждён в снимке, а xmax — нет;
• в Read Committed снимок берётся на каждый запрос, в Repeatable Read — один на всю транзакцию.

Что даёт: длинный отчёт видит согласованное состояние базы на момент начала и никого не блокирует. Писатели блокируют друг друга только на одной и той же строке — второй ждёт коммита или отката первого.

Цена — старые версии. Они нужны, пока жива транзакция, которая может их увидеть. Убирает их VACUUM (autovacuum в фоне): освобождает место под новые версии. Проблемы:

• раздувание (bloat) — частые UPDATE при отстающем автовакууме;
• долгая транзакция или забытая idle in transaction держит горизонт: ни одна версия новее её начала не может быть убрана во всей базе. Таблицы пухнут, запросы замедляются. Ищут через pg_stat_activity, ставят idle_in_transaction_session_timeout;
• переполнение счётчика транзакций — 32-битные номера, нужна заморозка (freeze) старых строк, иначе база остановится для защиты.

Другие реализации. InnoDB и Oracle меняют строку на месте, а прошлую версию кладут в undo-журнал; читатель со старым снимком восстанавливает нужную версию из undo. Уборка — purge-поток. Плюс: таблица не пухнет; минус: долгий снимок раздувает undo и замедляет чтения.

MVCC и аномалии. Снимок защищает от грязного и неповторяемого чтения, но не от всех аномалий: на Repeatable Read (Snapshot Isolation) возможна асимметрия записи (write skew). Полную сериализуемость PostgreSQL даёт уровнем Serializable (SSI) — с откатом транзакций при конфликте.

-- сеанс 1
BEGIN ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;    -- 100
-- сеанс 2: UPDATE accounts SET balance = 50 WHERE id = 1; COMMIT;
SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;    -- всё ещё 100 — свой снимок
COMMIT;

SELECT xmin, xmax, balance FROM accounts WHERE id = 1;   -- видно номер транзакции-создателя