《NoSQL權威指南》——1.3 ACID

本節書摘來自異步社群出版社《nosql權威指南》一書中的第1章，第1.3節，作者：【美】joe celko（喬•塞科） ，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。

已故的jim gray [2]在20世紀70年代才真正發明了現代事務處理，并在1981年6月寫入經典論文“事務概念：優點和限制”（the transaction concept: virtues and limitations）。從這篇論文開始，有了acid（原子性、一緻性、隔離性和持久性）這個縮寫詞。gray的論文論述了原子性、一緻性、持久性，隔離性是後來補充的。bruce lindsay和他的同僚于1979年在gray的論文的基礎上寫了論文“分布式資料庫要點”（notes on distributed databases），并制定了一緻性的基本原理和資料庫複制的首要标準。1983年，andreas reute和theo härder發表了論文“面向事務的資料庫恢複的原則”（principles of transaction-oriented database recovery），并創造了acid這個名詞。

acid這個術語的具體含義如下。

原子性。事務中的任務（或所有任務）要麼全部執行，要麼全不執行。這是或全或無的原則。如果事務中的一個元素失敗，則整個事務失敗。sql堅守這一原則，insert語句會将整個資料集插入表中，delete語句會從表中删除整個一組行，update語句會删除并插入整個資料集。

一緻性。事務必須在任何時候都滿足系統定義的所有協定和規則。事務不能違反這些協定，同時資料庫在事務開始和結束時必須保持在一緻狀态。在sql中，這意味着在事務結束時所有的限制是true。這可能是由于系統的新狀态是有效的，或者是由于該系統復原到其初始的一緻狀态。

隔離性。事務無法通路處于中間狀态或未完成狀态的任何其他事務的資料。是以，每一個事務自身都是獨立的。在資料庫中，性能和事務的一緻性是必需的。但在sql中不是這樣，隻有隔離級别的概念。會話可以在某些隔離級别看到未送出的資料。這個未送出的資料可以通過會話復原，是以從某種意義上說，這些資料根本不存在。

持久性。一旦事務完成，它将是完整、持續的，并且不能被撤銷。即便是在系統故障、斷電或是其他類型的系統當機的情況下資料也能存活。這是一個硬體問題，但是我們仍然在這方面做了很好的工作。當然，我們隻是不要讓資料在易失性存儲器中存儲，而是盡快将其持久化。

這項功能（特性）在大多數sql資料庫中是通過各種“加鎖”的方案來實作的。“鎖”會決定其他會話如何使用資源，如隻讀取送出的行，或者允許讀未送出的行，等等。這就是所謂的悲觀并發模型（pessimistic concurrency）。其基本假設是，你必須保護自己免受其他人的影響，并且沖突是常态。

另一種流行的并發模型稱為樂觀并發（optimistic concurrency）。如果你了解過數字影片行業，你就能了解這種模式。每個人都會得到資料的一個副本，然後按照他們希望的那樣進行處理。在縮微膠片系統中，影片管理者制作電影文檔（影片）的副本，并把它們分發出去。每位員工将修改他自己的副本，并把它（修改後的影片、文檔）送出到文檔紀錄中心。

這種模型中假設：

查詢比資料庫變更常見得多，專為查詢設計；

資料庫變更過程中沖突極少發生，将其當作例外；

如果确實遇到沖突，相關的會話可以選擇復原，或者可以設定解決的規則。等待情況恢複正常，避免恐慌。

對于縮微膠片系統，大多數請求是讀取資訊，資料從來沒有修改過。對内容進行修改的請求通常在時間上是分離的，是以它們不會産生沖突。當一名或多名員工做了同樣的修改時，并不會産生沖突，修改會直接生效。當兩個員工的修改有沖突時，影片經理會兩個修改都拒絕，然後他等待通過應用規則或是稍後再做的新修改。

樂觀并發取決于每一行的時間戳，保持曆史副本。使用者可以在一個自己知道出局苦處于某個acid狀态的時間點來查詢資料庫。用微縮膠片的比喻來說，就像中央記錄員在等待他人傳回其标記（修改）的副本時的處理方式一樣。但是，這也意味着，我們在“時間=t0”時開始與該資料庫互動，并且如我們所希望的那樣，在“時間=t0, t1, t2,…, tn”時，基于所述時間戳同樣能看到對應的資料。由于“鎖”的作用，插入、删除和更新不會影響查詢。如果要對一個恒定的流入資料進行查詢，如股票和商品交易，樂觀并發非常有用。

關于樂觀并發的更詳細資訊将在關于流式資料庫的5.1.1節中讨論。這種方法是最适于處理不斷變化的資料，但又必須保持資料完整性，并在某個時間點呈現的資料一緻視圖的資料庫。

需要關注的是：資料的集中管理方式并沒有改變！