ACID — набор требований, обеспечивающих сохранность данных в базах данных, особенно важных для финансовых операций. Разберём каждый из четырёх принципов: атомарность, согласованность, изолированность и долговечность.
Атомарность (Atomicity)
Атомарность гарантирует, что каждая транзакция будет выполнена полностью или не будет выполнена совсем. Промежуточные состояния недопустимы. Это особенно важно при возникновении ошибок.
Например, при переводе денег: деньги списываются с вашего счёта и поступают на счёт получателя. Если это два отдельных запроса, и ошибка возникает после списания денег с вашего счёта, но до зачисления на счёт получателя, возникает несоответствие. Транзакция позволяет сгруппировать запросы, и в случае ошибки база данных откатывает всю транзакцию, возвращая систему в состояние до начала операции. Даже если внутри транзакции было 10 запросов, все они откатятся, обеспечивая сохранность данных.
Согласованность (Consistency)
Транзакции, достигающие своего нормального завершения и фиксирующие свои результаты, сохраняют согласованность базы данных. Каждая успешная транзакция фиксирует только допустимые результаты. База данных остаётся консистентной (согласованной) — переходит из одного согласованного состояния в другое.
Например, при заполнении пользователем формы с данными (дата рождения, телефон, адрес) система отправляет в базу данных три запроса (вставка данных в таблицы «клиент», «телефон», «адрес»). Лучше объединить эти запросы в одну транзакцию, чтобы гарантировать, что все данные сохранятся или ни один из них не сохранится. Это предотвращает появление несоответствий в данных (например, адрес без клиента). За консистентность в большей степени отвечает разработчик, определяя бизнес-логику и используя средства базы данных (например, внешние ключи) для проверки целостности данных. Разработчик должен следить за тем, чтобы база данных оставалась в согласованном состоянии на каждом шаге транзакции, и в случае ошибки откатывать транзакцию.
Изолированность (Isolation)
Во время выполнения транзакций параллельные транзакции не должны оказывать влияния на результат друг друга. Параллельная обработка транзакций ускоряет работу системы, но может привести к проблемам:
- Потерянная запись: Если две транзакции одновременно работают с одними и теми же данными, одна из записей может быть потеряна.
- Грязное чтение: Транзакция читает данные, которые ещё не были зафиксированы другой транзакцией, и получает некорректные результаты.
- Повторимое чтение: Транзакция считывает данные несколько раз, и данные изменяются между чтениями, что приводит к неконсистентным результатам.
- Фантомные записи: Транзакция видит новые записи, добавленные другой транзакцией, или не видит удалённых, что также приводит к неконсистентным результатам.
Для решения этих проблем используются механизмы блокировки данных или управление версиями. Блокировки предотвращают одновременный доступ к данным. Управление версиями создаёт копии данных для каждой транзакции, изолируя их друг от друга.
Долговечность (Durability)
Если пользователь получил подтверждение о завершении транзакции, изменения должны быть сохранены постоянно, даже при сбоях системы. Выполненные транзакции не должны теряться из-за сбоев оборудования или отключения электроэнергии.
ACID — важный набор принципов для обеспечения целостности и надежности данных в базах данных. Понимание этих принципов критически важно для разработки надежных и безопасных систем, особенно в областях, где важна целостность данных.