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ACID(資料庫事務四個基本要素)

阿新 • • 發佈：2019-02-14

ACID，指資料庫事務正確執行的四個基本要素的縮寫。包含：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、永續性（Durability）。一個支援事務（Transaction）的資料庫，必須要具有這四種特性，否則在事務過程（Transaction processing）當中無法保證資料的正確性，交易過程極可能達不到交易方的要求。

原子性

整個事務中的所有操作，要麼全部完成，要麼全部不完成，不可能停滯在中間某個環節。事務在執行過程中發生錯誤，會被回滾（Rollback）到事務開始前的狀態，就像這個事務從來沒有執行過一樣。

一致性

一個事務可以封裝狀態改變（除非它是一個只讀的）。事務必須始終保持系統處於一致的狀態，不管在任何給定的時間
併發事務有多少。也就是說：如果事務是併發多個，系統也必須如同序列事務一樣操作。其主要特徵是保護性和不變性(Preserving an Invariant)，以轉賬案例為例，假設有五個賬戶，每個賬戶餘額是100元，那麼五個賬戶總額是500元，如果在這個5個賬戶之間同時發生多個轉賬，無論併發多少個，比如在A與B賬戶之間轉賬5元，在C與D賬戶之間轉賬10元，在B與E之間轉賬15元，五個賬戶總額也應該還是500元，這就是保護性和不變性

隔離性

隔離狀態執行事務，使它們好像是系統在給定時間內執行的唯一操作。如果有兩個事務，執行在相同的時間內，執行相同的功能，事務的隔離性將確保每一事務在系統中認為只有該事務在使用系統。這種屬性有時稱為
序列化，為了防止事務操作間的混淆，必須序列化或序列化請求，使得在同一時間僅有一個請求用於同一資料。

永續性

在事務完成以後，該事務對資料庫所作的更改便持久的儲存在資料庫之中，並不會被回滾。由於一項操作通常會包含許多子操作，而這些子操作可能會因為硬體的損壞或其他因素產生問題，要正確實現ACID並不容易。ACID建議資料庫將所有需要更新以及修改的資料一次操作完畢，但實際上並不可行。目前主要有兩種方式實現ACID：第一種是Write ahead logging，也就是日誌式的方式(現代資料庫均基於這種方式)。第二種是Shadow paging。相對於WAL（write ahead logging）技術，shadow paging技術實現起來比較簡單，消除了寫日誌記錄的開銷恢復的速度也快(不需要redo和undo)。shadow paging的缺點就是事務提交時要輸出多個塊，這使得提交的開銷很大，而且以塊為單位，很難應用到允許多個事務併發執行的情況——這是它致命的缺點。
WAL 的中心思想是對資料檔案 的修改（它們是表和索引的載體）必須是隻能發生在這些修改已經 記錄了日誌之後 -- 也就是說，在日誌記錄沖刷到永久儲存器之後． 如果我們遵循這個過程，那麼我們就不需要在每次事務提交的時候 都把資料頁沖刷到磁碟，因為我們知道在出現崩潰的情況下， 我們可以用日誌來恢復資料庫：任何尚未附加到資料頁的記錄 都將先從日誌記錄中重做（這叫向前滾動恢復，也叫做 REDO） 然後那些未提交的事務做的修改將被從資料頁中刪除 （這叫向後滾動恢復 - UNDO）。

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