Исследование свойств кислоты в СУБД: обеспечение согласованности и надежности данных

  1. Атомарность.
    Атомарность гарантирует, что транзакция рассматривается как единая неделимая единица работы. Он следует принципу «все или ничего», согласно которому либо все операции внутри транзакции выполняются успешно, либо ни одна из них. Давайте рассмотрим пример:
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 'A';
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 'B';
COMMIT;

В этом фрагменте кода транзакция вычитает 100 долларов США из учетной записи A и добавляет 100 долларов США к учетной записи B. Если какая-либо из этих операций завершится неудачно, вся транзакция будет отменена, гарантируя, что база данных останется в согласованном состоянии.

  1. Согласованность.
    Согласованность гарантирует, что транзакция переводит базу данных из одного допустимого состояния в другое. Он обеспечивает соблюдение ограничений целостности, таких как отношения внешних ключей или ограничения уникального ключа. Проиллюстрируем это на примере:
BEGIN TRANSACTION;
INSERT INTO customers (id, name) VALUES (101, 'John Doe');
INSERT INTO orders (order_id, customer_id, amount) VALUES (1001, 101, 500);
COMMIT;

В этом сценарии новый клиент вставляется в таблицу «клиенты», а заказ для этого клиента размещается в таблице «заказы». Свойство согласованности гарантирует сохранение связи внешнего ключа между двумя таблицами. Если клиент не существует, транзакция завершится неудачно, и изменения будут отменены.

  1. Изоляция.
    Изоляция гарантирует, что одновременные транзакции не мешают друг другу. Это создает иллюзию того, что транзакции выполняются последовательно, даже если несколько транзакций выполняются одновременно. Рассмотрим следующий пример:
-- Transaction 1
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 'A';
COMMIT;
-- Transaction 2
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 'B';
COMMIT;

Несмотря на то, что эти две транзакции выполняются одновременно, свойство изоляции гарантирует, что они не будут мешать друг другу. Каждая транзакция видит единообразное состояние базы данных и работает так, как если бы это была единственная выполняющаяся транзакция.

  1. Долговечность.
    Долговечность гарантирует, что после фиксации транзакции ее изменения будут постоянными и выдержат любые последующие сбои системы (например, отключение электроэнергии, сбой). Изменения сохраняются в энергонезависимой памяти (например, на жестких дисках) для обеспечения их устойчивости. Вот пример:
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE inventory SET quantity = quantity - 10 WHERE product_id = 'P1';
INSERT INTO order_history (order_id, product_id, quantity) VALUES (1001, 'P1', 10);
COMMIT;

После фиксации этой транзакции изменения, внесенные в инвентарь и таблицы истории заказов, сохраняются. Даже если сразу после фиксации произойдет системный сбой, изменения не будут потеряны.

Понимание свойств ACID необходимо для создания надежных и согласованных систем баз данных. Атомарность гарантирует, что транзакции рассматриваются как неделимые единицы, согласованность поддерживает целостность базы данных, изоляция предотвращает взаимодействие между параллельными транзакциями, а надежность обеспечивает сохранение зафиксированных изменений. Реализуя эти свойства, СУБД могут обеспечить надежную основу для управления критически важными данными.