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数据库acid特性

发布时间: 2022-06-30 15:45:57

A. 大数据时代下Apache Kafka是数据库

首先明确说明它不是数据库,它没有schema,也没有表,更没有索引。它仅仅是生产消息流、消费消息流而已。从这个角度来说Kafka的确不像数据库,至少不像我们熟知的关系型数据库。
那么到底什么是数据库呢?或者说什么特性使得一个系统可以被称为数据库?经典的教科书是这么说的:数据库是提供 ACID 特性的,即atomicity、consistency、isolation和rability。好了,现在问题演变成了Apache Kafka支持ACID吗?如果它支持,Kafka又是怎么支持的呢?要回答这些问题,我们依次讨论下ACID。
1、持久性(rability)
我们先从最容易的持久性开始说起,因为持久性最容易理解。在80年代持久性指的是把数据写入到磁带中,这是一种很古老的存储设备,现在应该已经绝迹了。目前实现持久性更常见的做法是将数据写入到物理磁盘上,而这也只能实现单机的持久性。当演进到分布式系统时代后,持久性指的是将数据通过备份机制拷贝到多台机器的磁盘上。很多数据库厂商都有自己的分布式系统解决方案,如GreenPlum和Oracle RAC。它们都提供了这种多机备份的持久性。和它们类似,Apache Kafka天然也是支持这种持久性的,它提供的副本机制在实现原理上几乎和数据库厂商的方案是一样的。
2、原子性(atomicity)
数据库中的原子性和多线程领域内的原子性不是一回事。我们知道在Java中有AtomicInteger这样的类能够提供线程安全的整数操作服务,这里的atomicity关心的是在多个线程并发的情况下如何保证正确性的问题。而在数据库领域,原子性关心的是如何应对错误或异常情况,特别是对于事务的处理。如果服务发生故障,之前提交的事务要保证已经持久化,而当前运行的事务要终止(abort),它执行的所有操作都要回滚,最终的状态就好像该事务从未运行过那样。举个实际的例子,
第三个方法是采用基于日志结构的消息队列来实现,比如使用Kafka来做,如下图所示:
在这个架构中app仅仅是向Kafka写入消息,而下面的数据库、cache和index作为独立的consumer消费这个日志——Kafka分区的顺序性保证了app端更新操作的顺序性。如果某个consumer消费速度慢于其他consumer也没关系,毕竟消息依然在Kafka中保存着。总而言之,有了Kafka所有的异质系统都能以相同的顺序应用app端的更新操作,从而实现了数据的最终一致性。这种方法有个专属的名字,叫capture data change,也称CDC。

3、隔离性(isolation)
在传统的关系型数据库中最强的隔离级别通常是指serializability,国内一般翻译成可串行化或串行化。表达的思想就是连接数据库的每个客户端在执行各自的事务时数据库会给它们一个假象:仿佛每个客户端的事务都顺序执行的,即执行完一个事务之后再开始执行下一个事务。其实数据库端同时会处理多个事务,但serializability保证了它们就像单独执行一样。举个例子,在一个论坛系统中,每个新用户都需要注册一个唯一的用户名。一个简单的app实现逻辑大概是这样的:
4、一致性(consistency)
最后说说一致性。按照Kelppmann大神的原话,这是一个很奇怪的属性:在所有ACID特性中,其他三项特性的确属于数据库层面需要实现或保证的,但只有一致性是由用户来保证的。严格来说,它不属于数据库的特性,而应该属于使用数据库的一种方式。坦率说第一次听到这句话时我本人还是有点震惊的,因为从没有往这个方面考虑过,但仔细想想还真是这么回事。比如刚才的注册用户名的例子中我们要求每个用户名是唯一的。这种一致性约束是由我们用户做出的,而不是数据库本身。数据库本身并不关心或并不知道用户名是否应该是唯一的。针对Kafka而言,这种一致性又意味着什么呢?Kelppmann没有具体展开,但我个人认为他应该指的是linearizability、消息顺序之间的一致性以及分布式事务。幸运的是,Kafka的备份机制实现了linearizability和total order broadcast,而且在Kafka 0.11开始也支持分布式事务了。

B. 什么是事务的ACID特性

ACID指数据库事务正确执行的四个基本要素的缩写,包含原子性(atomicity)、一致性(consistency)、隔离性(isolation)和持久性(rability)。

一个支持事务的数据库系统,必须要具有这四种特性,否则在事务执行过程中无法保证数据的正确性,处理过程极可能达不到正确要求。

(2)数据库acid特性扩展阅读

在标准sql规范中,定义了 4个事务隔离级别,不同的隔离级别对事务的处理不同, 如未授权读取、授权读取、可重复读取和串行化

①未授权读取

未授权读取也被称为读未提交(Read Uncommitted),该隔离级别允许脏读取,其隔离级别最低。换句话说,如果一个事务正在处理某一数据,并对其进行了更新,但同时尚未完成事务,因此还没有进行事务提交,而与此同时,允许另一个事务也能够访问该数据。

②授权读取

授权读取也被称为读已提交(Read Committed),它和未授权读取非常相近,唯一的区别就是授权读取只允许获取已经被提交的数据。同样以上面的例子来说,事务 A和事务同时进行,事务A进行与上述同样的操作,此时,事务B无法看到这个数据项在事务A操作过程中的所有中间值,只能看到最终的10。

另外,如果说有一个事务C,和事务A进行非常类似的操作,只是事务C是将数据项从10加到 20,此时事务B也同样可以读取到20,即授权读取允许不可重复读取。

③可重复读取

可重复读取(Repeatable Read),简单地说,就是保证在事务处理过程中,多次读取同一个数据时,其值都和事务开始时刻是一致的。因此该事务级别禁止了不可重复读取和脏读取,但是有可能出现幻影数据。

④串行化

串行化( Serializable)是最严格的事务隔离级别。它要求所有事务都被串行执行,即事务只能一个接一个地进行处理,不能并发执行。

C. 什么是事务,SQL Server中的事务有什么特点

事务是恢复和并发控制的基本单位。
事务应该具有4个属性:原子性、一致性、隔离性、持续性。这四个属性通常称为ACID特性。
原子性(atomicity)。一个事务是一个不可分割的工作单位,事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做。
一致性(consistency)。事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性与原子性是密切相关的。
隔离性(isolation)。一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
持久性(rability)。持续性也称永久性(permanence),指一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

D. 如何验证GBase8s数据库ACID特性

在实际的生产运行环境中,很多客户现场都看到开发人员和系统管理人员遇到很多有关于GBase 8s 数据库引起的性能问题,进而被多次问起如何进行GBase 8s 数据库性能调优,

性能优化原则
包括:

性能规划:深入了解应用与数据库的交互特征,确立良好的设计、开发、测试迭代过程,上线前消除模型上的性能瓶颈。
实例调优:建立性能基准,对比调节数据库、操作系统、存储、网络等的配置,主动监控、消除瓶颈。
SQL 调优:书写高效 SQL,优化相关数据库对象,充分借助优化器,确定最佳执行计划。
性能优化流程
首先执行下面的初始检查:
– 获取直接用户的使用反馈,确定性能目标和范围。
– 获取性能表现好与坏时的操作系统、数据库、应用统计信息。
– 对数据库做一次全面健康检查。
根据收集的信息,以及对应用特性的了解,构建性能概念模型,明确性能瓶颈所在,以及导致性能的根本原因。
– 首先应该排除操作系统、硬件资源造成的瓶颈。
– 然后针对数据库系统性能进行分析
– 必要时,还需要检查应用日志,因为系统性能问题也可能由于应用非 SQL 部分造成瓶颈。
提出一系列针对的优化措施,并根据它们对性能改善的重要程度排序,然后逐一加以实施。不要一次执行所有的优化措施,必须逐条尝试,逐步对比。
通过获取直接用户的反馈验证调节是否已经产生预期的效果,否则,需要重新提炼性能概念模型,直到对应用特性了解进一步准确。
重复上述,直到性能达到目标或由于客观约束无法进一步优化。
常见调优技巧
找到 CPU 占用最高的 SQL

在 sysmaster 库中执行
select sqx_estcost, sqx_sqlstatement
from syssqexplain
order by sqx_estcost desc
1
2
3
注意:此时看到的仅仅是当前正在执行的 SQL
需要多看几次

onstat 命令
onstat -g act 得到当前正在执行的 SQL

根据 rstcb 列
onstat -u | grep 57c68220
1
从第三列 sessid 得到 SESSION
onstat -g ses SESSION 即可得到当时正在执行的 SQL
一般多找几个 threads 后,就基本可以确定问题 SQL

得到 SQL 后,利用 set explain on 分析其查询路径,看是否未利用索引,在对大表进行全表扫描,根据需要创建相应索引。

E. 数据库中的事务(Transaction)的ACID指的是什么

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性。
ACID是Atomic(原子性)
Consistency(一致性)
Isolation(隔离性)
Durability(持久性)的英文缩写。

Atomic(原子性):指整个数据库事务是不可分割的工作单位。只有使据库中所有的操作执行成功,才算整个事务成功;事务中任何一个SQL语句执行失败,那么已经执行成功的SQL语句也必须撤销,数据库状态应该退回到执行事务前的状态。
Consistency(一致性):指数据库事务不能破坏关系数据的完整性以及业务逻辑上的一致性。例如对银行转帐事务,不管事务成功还是失败,应该保证事务结束后ACCOUNTS表中Tom和Jack的存款总额为2000元。
Isolation(隔离性):指的是在并发环境中,当不同的事务同时操纵相同的数据时,每个事务都有各自的完整数据空间。
Durability(持久性):指的是只要事务成功结束,它对数据库所做的更新就必须永久保存下来。即使发生系统崩溃,重新启动数据库系统后,数据库还能恢复到事务成功结束时的状态。

F. 什么是事务的acid性质

ACID,是指在数据库管理系统(DBMS)中事务所具有的四个特性:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation,又称独立性)、持久性(Durability)。
在数据库系统中,一个事务是指由一系列数据库操作组成的一个完整的逻辑过程。例如银行转帐,从原账户扣除金额,以及向目标账户添加金额,这两个数据库操作的总和构成一个完整的逻辑过程,不可拆分。这个过程被称为一个事务,具有ACID特性。
1)原子性:
整个事务中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不可能停滞在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误,会被回滚(Rollback)到事务开始前的状态,就像这个事务从来没有执行过一样。
比如说,一个事务开始更新100行记录,但是在更新了20行之后(因为某种原因)失败了,那么此时数据库会回滚(撤销)对那20条记录的修改。

2)一致性:
在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性约束没有被破坏。
事务将数据库从一个一致性状态带入另一个一致性状态。 比如说,在一个银行事务(在描述关系数据库事务的特性时,基本上都是用银行事务来作为描述对象的)中,需要从存储账户扣除款项,然后在支付账户中增加款项。 如果在这个中转的过程发生了失败,那么绝对不能让数据库只执行其中一个账户的操作,因为这样会导致数据处于不一致的状态(这样的话,银行的账目上,借贷就不平衡了)。
如果数据库系统运行中发生故障,有些事物尚未完成就被迫中断了,系统就将此事务中对数据库的所有已经完成的操作全部撤销,滚回到事务开始时的一致状态。

3)隔离性:
两个事务的执行是互不干扰的,一个事务不可能看到其他事务运行时,中间某一时刻的数据。
这个特性是说,直到事务结束时(commit/rollback),其他事务(或者会话)对此事务所操作的数据都不可见(但并不是说其他会话的读取会被阻塞)。 比如说,一个用户正在修改hr.employees表,但是没有提交,那么其他用户在这个修改没有提交之前是看不到这个修改的。

4)持久性:
在事务完成以后,该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中,并不会被回滚。
指的是只要事务成功结束,它对数据库所做的更新就必须永久保存下来。即使发生系统崩溃,重新启动数据库系统后,数据库还能恢复到事务成功结束时的状态。
被提交的更改会永久地保存到数据库中(并不是说以后就不可以修改)。 事务提交之后,数据库必须通过“恢复机制”来确保事务更改的数据不会丢失。

G. 什么叫做事务以及事务的四个特性

事务(Transaction),一般是指要做的或所做的事情。在计算机术语中是指访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元(unit)。事务应该具有4个属性:原子性、一致性、隔离性、持久性。这四个属性通常称为ACID特性。

1、原子性。一个事务是一个不可分割的工作单位,事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做。

2、一致性。事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性与原子性是密切相关的。

3、隔离性。一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

4、持久性。指一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

(7)数据库acid特性扩展阅读

事务类型:

1、手动事务。手动事务允许显式处理若干过程,这些过程包括:开始事务、控制事务边界内的每个连接和资源登记、确定事务结果(提交或中止)以及结束事务。

2、自动事务。NET 页、XML Web services方法或 NET Framework 类一旦被标记为参与事务,它们将自动在事务范围内执行。可以通过在页、XML Web services 方法或类中设置一个事务属性值来控制对象的事务行为。

H. Java数据库里,事务的ACID是指什么

ACID,指数据库事务正确执行的四个基本要素的缩写。包含:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)。

I. SQL SERVER的事务模式 和各自的特点

事务是恢复和并发控制的基本单位。
事务应该具有4个属性:原子性、一致性、隔离性、持续性。这四个属性通常称为acid特性。
原子性(atomicity)。一个事务是一个不可分割的工作单位,事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做。
一致性(consistency)。事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性与原子性是密切相关的。
隔离性(isolation)。一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
持久性(rability)。持续性也称永久性(permanence),指一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。