數(shù)據(jù)庫(kù)中ACID理論和CAP理論的示例分析

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事務(wù)(Transaction):

  事務(wù)(Transaction)是并發(fā)控制的單位,是用戶定義的一個(gè)操作序列。這些操作要么都做,要么都不做,是一個(gè)不可分割的工作單位。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中,一個(gè)事務(wù)可以是一條SQL語(yǔ)句,一組SQL語(yǔ)句或整個(gè)程序。當(dāng)對(duì)多個(gè)表進(jìn)行更新的時(shí)候,某條執(zhí)行失敗。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性,需要使用事務(wù)回滾。

ACID:RDBMS中的四個(gè)要素

   ACID是只指數(shù)據(jù)庫(kù)中事務(wù)正確執(zhí)行的四個(gè)要素的縮小,包含原子性(Atomicity),一致性(Consistency),隔離性(Isolation),持久性(Durability)。一個(gè)支持事務(wù)(Transaction)的數(shù)據(jù)庫(kù)必須,必須滿足這四個(gè)特性,否則在事務(wù)過程(Transaction Processing)中無(wú)法保證數(shù)據(jù)的正確性

原子性(Atomicity):

  整個(gè)事務(wù)中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不可能停滯在中間某個(gè)階段,事務(wù)執(zhí)行過程中如果發(fā)生錯(cuò)誤的話,會(huì)被會(huì)滾(Rollback)到事務(wù)開始之前的狀態(tài),就像這個(gè)事務(wù)從來沒有執(zhí)行過一樣。

例子:

   A給B轉(zhuǎn)賬100元

數(shù)據(jù)庫(kù)中ACID理論和CAP理論的示例分析

一致性(Consistency):

   在事務(wù)開始之前和事務(wù)結(jié)束之后,數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束沒有被破壞。

隔離性(Isolation):

   隔離狀態(tài)執(zhí)行事務(wù),使他們好像是系統(tǒng)在給定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的唯一操作。如果有兩個(gè)事務(wù),運(yùn)行在相同的時(shí)間內(nèi),執(zhí)行相同的功能,事務(wù)的隔離性將確保每一事務(wù)在系統(tǒng)中認(rèn)為只有該事務(wù)在使用系統(tǒng)。這種屬性有時(shí)成為成為串行化,為了防止事務(wù)操作間的混淆,必須串行化或者序列化請(qǐng)求,使得在同一時(shí)間僅有一個(gè)請(qǐng)求用于同一數(shù)據(jù)。

持久性(Durability):

   在事務(wù)完成以后,該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作便持久性的保持在數(shù)據(jù)庫(kù)中,并不會(huì)回滾。

       事務(wù)的(ACID)特性是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBMS,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng))來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用日志來保證事務(wù)的原子性、一致性和持久性。日志記錄了事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的更新,如果某個(gè)事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生錯(cuò)誤,就可以根據(jù)日志,撤銷事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)已做的更新,使數(shù)據(jù)庫(kù)退回到執(zhí)行事務(wù)前的初始狀態(tài)。

  數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用鎖機(jī)制來實(shí)現(xiàn)事務(wù)的隔離性。當(dāng)多個(gè)事務(wù)同時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中相同的數(shù)據(jù)時(shí),只允許持有鎖的事務(wù)能更新該數(shù)據(jù),其他事務(wù)必須等待,直到前一個(gè)事務(wù)釋放了鎖,其他事務(wù)才有機(jī)會(huì)更新該數(shù)據(jù)。

 目前主要有兩種方式實(shí)現(xiàn)ACID:第一種是Write ahead logging,也就是日志式的方式。第二種是Shadow paging

CAP定理:

      CAP定理又稱CAP原則,指的是在一個(gè)分布式系統(tǒng)中, Consistency(一致性)、 Availability(可用性)、Partition tolerance(分區(qū)容錯(cuò)性),三者不可得兼。CAP定理明確了分布式系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的局限性,目前互聯(lián)網(wǎng)中的很多分布式系統(tǒng)是基于首要滿足可用性和分區(qū)容忍性而設(shè)計(jì)的。

      同時(shí)CAP原則是NoSql數(shù)據(jù)庫(kù)的基石,是NOSQL的理論基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)庫(kù)中ACID理論和CAP理論的示例分析

數(shù)據(jù)庫(kù)中ACID理論和CAP理論的示例分析

 Consistency(一致性):

        即數(shù)據(jù)一致性,簡(jiǎn)單的說,就是數(shù)據(jù)復(fù)制到了N臺(tái)機(jī)器,如果有更新,要N機(jī)器的數(shù)據(jù)是一起更新的。 

 Availability(可用性):

       每個(gè)請(qǐng)求都能接受到一個(gè)響應(yīng),無(wú)論響應(yīng)成功或失敗

Partition tolerance(分區(qū)容錯(cuò)性):

      在大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)分區(qū)現(xiàn)象,即分區(qū)間的機(jī)器無(wú)法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的情況是必然發(fā)生的,所以系統(tǒng)應(yīng)該能夠在這種情況下仍然繼續(xù)工作。

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