什么是數(shù)據(jù)庫ACID?

　　事務(wù)在當(dāng)今的企業(yè)系統(tǒng)無處不在，即使在高并發(fā)環(huán)境下也可以提供數(shù)據(jù)的完整性。一個(gè)事務(wù)是一個(gè)只包含所有讀/寫操作成功的集合。如下圖：

一個(gè)事務(wù)本質(zhì)上有四個(gè)特點(diǎn)ACID：

Atomicity原子性

Consistency一致性

Isolation隔離性

Durability耐久性

原子性

原子性任務(wù)是一個(gè)獨(dú)立的操作單元，是一種要么全部是，要么全部不是的原子單位性的操作。

一致性

一個(gè)事務(wù)可以封裝狀態(tài)改變（除非它是一個(gè)只讀的）。事務(wù)必須始終保持系統(tǒng)處于一致的狀態(tài)，不管在任何給定的時(shí)間并發(fā)事務(wù)有多少。

一致性有下面特點(diǎn)：

如果一個(gè)操作觸發(fā)輔助操作（級(jí)聯(lián)，觸發(fā)器），這些也必須成功，否則交易失敗。

如果系統(tǒng)是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，一致性規(guī)定所有的變化必須傳播到所有節(jié)點(diǎn)（多主復(fù)制）。如果從站節(jié)點(diǎn)是異步更新，那么我們打破一致性規(guī)則，系統(tǒng)成為“最終一致性”。

一個(gè)事務(wù)是數(shù)據(jù)狀態(tài)的切換，因此，如果事務(wù)是并發(fā)多個(gè)，系統(tǒng)也必須如同串行事務(wù)一樣操作。

在現(xiàn)實(shí)中，事務(wù)系統(tǒng)遭遇并發(fā)請(qǐng)求時(shí)，這種串行化是有成本的， Amdahl法則描述如下：它是描述序列串行執(zhí)行和并發(fā)之間的關(guān)系。

“一個(gè)程序在并行計(jì)算情況下使用多個(gè)處理器所能提升的速度是由這個(gè)程序中串行執(zhí)行部分的時(shí)間決定的?！?/p>

大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選擇（默認(rèn)情況下）是放寬一致性，以達(dá)到更好的并發(fā)性。

隔離性

事務(wù)是并發(fā)控制機(jī)制，他們交錯(cuò)使用時(shí)也能提供一致性。隔離讓我們隱藏來自外部世界未提交的狀態(tài)變化，一個(gè)失敗的事務(wù)不應(yīng)該破壞系統(tǒng)的狀態(tài)。隔離是通過用悲觀或樂觀鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。

耐久性

一個(gè)成功的事務(wù)將永久性地改變系統(tǒng)的狀態(tài)，所以在它結(jié)束之前，所有導(dǎo)致狀態(tài)的變化都記錄在一個(gè)持久的事務(wù)日志中。如果我們的系統(tǒng)突然受到系統(tǒng)崩潰或斷電，那么所有未完成已提交的事務(wù)可能會(huì)重演。

盡管一些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供多版本并發(fā)控制MVCC, 他們的并發(fā)控制都是通過鎖完成，因此，鎖會(huì)增加執(zhí)行的串行性，影響并發(fā)性。

SQL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了四個(gè)隔離水平：

READ_UNCOMMITTED

READ_COMMITTED

REPETABLE_READ

SERIALIZABLE

隔離級(jí)別????????????????????????????????????臟讀????????????????非重復(fù)讀????????????????Phantom read

READ_UNCOMMITTED????????????allowed????????????allowed????????????????????allowed

READ_COMMITTED? ? ? ? ? ? ? ? ? prevented????????allowed????????????????????allowed

REPETABLE_READ????????????????????prevented????????prevented????????????????allowed

SERIALIZABLE????????????????????????????prevented? ? ? ? prevented????????????????prevented

臟讀

臟讀發(fā)生在：當(dāng)一個(gè)事務(wù)允許讀取一個(gè)被其他事務(wù)改變但是未提交的狀態(tài)時(shí)，這是因?yàn)椴]有鎖阻止讀取，如上圖，你看到第二個(gè)事務(wù)讀取了一個(gè)并不一致的值，不一致的意思是，這個(gè)值是無效的，因?yàn)樾薷倪@個(gè)值的第一個(gè)事務(wù)已經(jīng)回滾，也就是說，第一個(gè)事務(wù)修改了這個(gè)值，但是未提交確認(rèn)，卻被第二個(gè)事務(wù)讀取，第一個(gè)事務(wù)又放棄修改，悔棋了，而第二個(gè)事務(wù)就得到一個(gè)臟數(shù)據(jù)。

非重復(fù)讀

反復(fù)讀同一個(gè)數(shù)據(jù)卻得到不同的結(jié)果，這是因?yàn)樵诜磸?fù)幾次讀取的過程中，數(shù)據(jù)被修改了，這就導(dǎo)致我們使用了stale數(shù)據(jù)，這可以通過一個(gè)共享讀鎖來避免。這是隔離級(jí)別READ_COMMITTED會(huì)導(dǎo)致可重復(fù)讀的原因。設(shè)置共享讀鎖也就是隔離級(jí)別提高到REPETABLE_READ。

Phantom 讀

當(dāng)?shù)诙€(gè)事務(wù)插入一行記錄，而正好之前第一個(gè)事務(wù)查詢了應(yīng)該包含這個(gè)新紀(jì)錄的數(shù)據(jù)，那么這個(gè)查詢事務(wù)的結(jié)果里肯定沒有包含這個(gè)剛剛新插入的數(shù)據(jù)，這時(shí)幻影讀發(fā)生了，通過變化鎖和predicate locking避免。

下圖是主流數(shù)據(jù)庫的默認(rèn)隔離級(jí)別：

Database????????????????????????????????Default isolation Level

Oracle? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? READ_COMMITTED

MySQL? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?REPETABLE_READ

Microsoft SQL Server? ? ? ? ?READ_COMMITTED

PostgreSQL????????????????????????READ_COMMITTED

DB2????????????????????????????????????CURSOR STABILITY (a.k.a READ_COMMITTED)

READ_COMMITED 是正確的選擇，因?yàn)镾ERIALIZABLE雖然能在不同事務(wù)發(fā)生時(shí)避免stale數(shù)據(jù)，也就是避免上述丟失剛剛修改的數(shù)據(jù)，但是性能是最低的，因?yàn)槭且环N最大化的串行。