數(shù)據(jù)庫中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)庫中，一個(gè)事務(wù)可以是一條SQL語句，一組SQL語句或整個(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)庫必須，必須滿足這四個(gè)特性,否則在事務(wù)過程(Transaction Processing)中無法保證數(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

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)庫的操作便持久性的保持在數(shù)據(jù)庫中，并不會(huì)回滾。

       事務(wù)的（ACID）特性是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫管理系統(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)庫已做的更新，使數(shù)據(jù)庫退回到執(zhí)行事務(wù)前的初始狀態(tài)。

　　數(shù)據(jù)庫管理系統(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)庫的基石，是NoSQL的理論基礎(chǔ)。

 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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