PostgreSQL における MVCC とは何ですか？

Question

Accepted Answer

**MVCC**（Multi-Version Concurrency Control、多版型同時実行制御）は、PostgreSQL が同時アクセスを処理する仕組みです。読み取りのために行をロックする代わりに、行の**複数のバージョン**を保持することで、各トランザクションがデータの一貫した**スナップショット**を見られるようにします。重要な利点は、**読み取り側が書き込み側をブロックせず、書き込み側が読み取り側をブロックしない**ことであり、これにより高い同時実行性が実現されます。

## 中心となる考え方：行の複数バージョン

```text
When a row is UPDATED, Postgres doesn't overwrite it — it creates a NEW version and
marks the old one obsolete. Different transactions can see different versions.
→ Each transaction sees a consistent SNAPSHOT of the database as of its start
  (depending on isolation level), unaffected by others' uncommitted changes.
```

## 大きな利点：読み取りロックが不要

```text
Without MVCC (lock-based): readers and writers BLOCK each other
  → a long-running report could block writes; a write could block reads.
With MVCC:
  ✓ READERS DON'T BLOCK WRITERS — a SELECT sees an old version while an UPDATE proceeds
  ✓ WRITERS DON'T BLOCK READERS
  ✓ Each transaction sees a stable, consistent view (no dirty reads)
→ Much higher concurrency for read-heavy and mixed workloads.
```

## どのように動作するか（簡略版）

```sql
-- Transaction A starts a long SELECT (sees a snapshot)
BEGIN; SELECT count(*) FROM orders;   -- sees data as of its snapshot

-- meanwhile Transaction B updates rows — creates new versions, doesn't block A
-- A still sees its consistent snapshot; B's changes are a new version
```

Postgres はトランザクション ID と行の可視性を追跡し、各トランザクションが正しいバージョンを見られるようにします。これにより、読み取りロックなしで**分離性（isolation）**が提供されます。

## コスト：デッドタプルと VACUUM

```text
MVCC creates obsolete row versions ("dead tuples") that accumulate → bloat.
VACUUM (and AUTOVACUUM) reclaims this dead space and keeps the database healthy.
→ This is why VACUUM is important in Postgres — it's the cleanup for MVCC's versions.
```

## なぜ重要なのか

MVCC は PostgreSQL の同時実行性の挙動とパフォーマンスを理解するうえで基礎的なものであり、Postgres を効果的に扱うための価値ある知識です。

MVCC が提供する中心的な価値は**高い同時実行性**です。行の複数バージョンを保持し、各トランザクションに一貫したスナップショットを与えることで、**読み取り側が書き込み側をブロックせず、書き込み側が読み取り側をブロックしません**。これは実際のアプリケーションにとって大きな利点であり（長時間実行されるレポートが更新をブロックせず、書き込みが読み取りをブロックしません）、ロックベースの手法に比べて、読み取りが多いワークロードや混在ワークロードにおいてはるかに優れた同時実行性を可能にします。

これが PostgreSQL が同時アクセスをうまく処理できる理由であり、MVCC を理解することでデータベースの同時実行性の特性（一貫したスナップショット、読み取りロックなしの分離性、ダーティリードがないこと）を説明できます。

決定的に重要なのは、MVCC を理解することで**なぜ Postgres で `VACUUM` が重要なのか**も説明できる点です。MVCC は行が更新・削除されるにつれて古い行バージョン（「デッドタプル」）を生成し、それが肥大化（bloat）として蓄積していきます。`VACUUM`/`AUTOVACUUM` は、この領域を回収しデータベースを健全に保つクリーンアップの仕組みです。したがって MVCC と VACUUM は密接に関連しており、この関連を知っておくことはデータベースのメンテナンスとパフォーマンスにとって重要です（vacuum を怠ると肥大化やパフォーマンス低下を招くという、現実的な運用上の懸念があります）。

同時実行性の挙動は負荷時のデータベースのパフォーマンスに根本的に影響し、MVCC（Postgres の同時実行モデル）は優れた読み書きの同時実行性と VACUUM メンテナンスの必要性の両方を説明するため、MVCC を理解することは PostgreSQL を扱ううえで価値ある知識です。これはデータベースの同時実行性における利点と、それが必要とするメンテナンスの両方を明らかにするものであり、パフォーマンスについて推論するうえでも Postgres を正しく運用するうえでも重要であり、Postgres が同時アクセスをどう処理するかの理解を示す一般的なトピックです。