【資料庫理論】 ACID和BASE的比較

傳統關係型資料庫系統的事務都有ACID的屬性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation，又稱獨立性）、永續性（Durability）。英文為：

• Atomic: Everything in a transaction succeeds or the entire transaction is rolled back.
• Consistent: A transaction cannot leave the database in an inconsistent state.
• Isolated: Transactions cannot interfere with each other.
• Durable: Completed transactions persist, even when servers restart etc.

中譯為：

• 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: 在事務開始之前和事務結束以後，資料庫的完整性約束沒有被破壞。
• 隔離性: 兩個事務的執行是互不干擾的，一個事務不可能看到其他事務執行時，中間某一時刻的資料。 兩個事務不會發生互動。
• 永續性: 在事務完成以後，該事務所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。

在資料庫系統中，事務的ACID屬性保證了資料庫的一致性，比如銀行系統中，轉賬就是一個事務，從原賬戶扣除金額，以及向目標賬戶新增金額，這兩個資料庫操作的總和構成一個完整的邏輯過程，不可拆分，為原子，從而保證了整個系統中的總金額沒有變化。

然而，這些ACID特性對於大型的分散式系統來說，適合高效能不相容的。比如，你在網上書店買書，任何一個人買書這個過程都會鎖住資料庫直到買書行為徹底完成（否則書本庫存數可能不一致），買書完成的那一瞬間，世界上所有的人都可以看到熟的庫存減少了一本（這也意味著兩個人不能同時買書）。這在小的網上書城也許可以執行的很好，可是對Amazon這種網上書城卻並不是很好。

而對於Amazon這種系統，他也許會用cache系統，剩餘的庫存數也許是之前幾秒甚至幾個小時前的快照，而不是實時的庫存數，這就捨棄了一致性。並且，Amazon可能也捨棄了獨立性，當只剩下最後一本書時，也許它會允許兩個人同時下單，寧願最後給那個下單成功卻沒貨的人道歉，而不是整個系統效能的下降。

其實，上面的思想是從Eric Brewer’s CAP 理論得到的啟發，在CAP理論中:

在設計分散式Web服務中，通常需要考慮三個應用的屬性：一致性、可用性以及分割槽寬容性。但是在實際的設計中，不可能這三方面同時做的很好。

由於CAP理論的存在，為了提高效能，出現了ACID的一種變種BASE：

• Basic Availability：基本可用
• Soft-state ：軟狀態/柔性事務，可以理解為”無連線”的, 而 “Hard state” 是”面向連線”的
• Eventual consistency：最終一致性，最終整個系統（時間和系統的要求有關）看到的資料是一致的。

在BASE中，強調可用性的同時，引入了最終一致性這個概念，不像ACID，並不需要每個事務都是一致的，只需要整個系統經過一定時間後最終達到是一致的。比如Amazon的賣書系統，也許在賣的過程中，每個使用者看到的庫存數是不一樣的，但最終買完後，庫存數都為0。再比如SNS網路中，C更新狀態，A也許可以1分鐘才看到，而B甚至5分鐘後才看到，但最終大家都可以看到這個更新。

有趣的是，ACID的意思是酸，而BASE卻是鹼的意思，因此這是一個對立的東西。其實，從本質上來講，酸（ACID）強調的一致性（CAP中的C），而鹼（BASE）強調是可用性（CAP中的A）。

 

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