浅谈NoSQL数据库与ACID原则的矛盾与解决 (nosql数据库acid原则)
随着互联网技术的不断发展，我们所面临的数据存储形式也在不断改变。传统的关系型数据库在数据规模不断增大的情况下渐渐显现出了局限性，因此，NoSQL数据库应运而生。一方面，NoSQL数据库解决了传统关系型数据库存储规模限制的问题；另一方面，ACID原则在传统关系型数据库中一直被认为是保证数据可靠性和一致性的基石，然而，NoSQL数据库并不完全符合ACID原则，这就引发了NoSQL数据库与ACID原则之间的矛盾。本文将深入探讨NoSQL数据库与ACID原则之间的矛盾原因和解决方案。
一、NoSQL数据库与ACID原则的矛盾
NoSQL数据库与ACID原则之间的矛盾主要表现在以下四个方面：
1. 一致性问题：ACID原则中的一致性要求任何时候数据库都应该处于合法状态，但是，在NoSQL数据库中，由于其分布式架构的特点，数据在多个节点之间同步并不是实时的，因此，存在一定的一致性延迟，可能出现不同节点上的数据有差异的情况。
2. 可用性问题：NoSQL数据库强调的可用性要求系统能够24小时运行，但是，为了保证系统的高可用性，NoSQL数据库会采取数据分片和数据异构的策略，这些策略可能导致数据部分可用或无法访问，从而影响了ACID原则的原子性和隔离性。
3. 数据完整性问题：在复杂应用场景下，业务逻辑难以通过简单的建模方式实现，NoSQL数据库在这种情况下会采取最终一致性的策略，也就是通过异步写入的方式实现数据同步，这种方式可能会导致数据完整性受损。
4. 持久性问题：NoSQL数据库通常使用复制和备份等技术来实现数据的持久化存储，这些技术可能导致数据更新的时序不确定，从而违背了ACID原则中的持久性要求。
二、解决方案
为了解决NoSQL数据库与ACID原则之间的矛盾，需要采取以下措施：
1. 弱化ACID原则
可以通过选择适合的NoSQL工具和数据模型来减少ACID原则的要求，例如，可以采用基于事件或消息传递的数据模型，以及分布式多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control，MVCC）等方式。
2. 增强数据一致性
由于NoSQL数据库的分布式架构导致了数据的一致性问题，因此，可以通过增强数据一致性的方式来解决矛盾。例如，可以通过串行化控制或分布式锁机制来控制并发访问，保证数据的一致性。
3. 保证数据完整性
为了保证数据的完整性，可以采用同步写入方式进行数据同步，确保数据同步的同时能够保持数据完整性。
4. 提高数据持久性
NoSQL数据库中常常采用多副本技术来保证数据的持久性，可以通过增加数据备份和数据恢复的策略来增强数据的持久性和可靠性。
NoSQL数据库和ACID原则之间的矛盾不可避免，但是，我们可以采取措施来弱化ACID原则的要求、增强数据一致性、保证数据完整性、提高数据持久性，以此来解决矛盾。在选择NoSQL数据库时，需要根据业务需求和应用场景来权衡各方面的因素，以此来选择最适合的NoSQL数据库工具和数据模型。NoSQL数据库与ACID原则之间的矛盾是一个值得深入研究的问题，希望未来能够有更多的研究和实践成果帮助我们更好地应对这一问题。
相关问题拓展阅读：
关于NewSQL数据库对于CAP的再解释
作者 石默研
关于CAP的讨论已经很多，包括作者的另一篇文章“对CAP的初步解释”，基本已经即定思维的理解就是：分布式系统必须遵循CAP，一个分布式系统的设计只能同时满足其中两个，不可能同时满足；传统关系数据库选择A与C，代表了互联网新兴技术的NoSQL数据库则选择A与P（或者C与P，虽然这种情况其实需要详细讨论）。
但是，近年来，新兴的NewSQL数据库（TiDB或者OceanBase），则是一种在分布式环境下，保证的ACID强事务特征的强一致性数据库，并且很显然，它同时也满足了高可用性与优秀的分区可容忍性（很好的可扩展特性便是其一个层面的证明），似乎看起来，C、A、P都同时保证了，这不是违反了已经经过严格证明的CAP理论吗？
这个问题初看起来，似乎是比较神奇，但仔细分析，其实答案是很明显的。
首先，需要读者区分“分布式”与CAP中所提到的分区可容忍性Paritition Tolerance并不是一回事。分区可容忍性P是指以下两种分布式的情况：
. 同一份数据的多个副本的可分布性
. 有相互关联的数据的可分布性（操作中表现为保证ACID的强分布式事务）
即使是分库分表，如果不存在以上两种情况，只是独立数据在同一个节点上的情况，虽然也是分布式，但跟CAP中的P没有半毛钱关系。
那么，还是回到上面的问题，NewSQL数据库，确实也是在保证了同一份数据多副本的强读写一致性、以及强分布式事务特性这样的C的情况下，同时保证了A与P呀！事实确实如此，但这还是要仔细分析：
无论是TiDB，还是OceanBase，其在保证数据多副本的强一致性时，都采用了Paxos协议或者Raft，它们简单来讲就是多数选举的原则，即写不需要全部副本都完成，就能保证读的强一致性，反过来也是一样。因此，其在分布式情况下，保证数据读写强一致性的效率还是很高的，就是说，在同一个数据中心的网络环境下，虽然这种分布可容忍性的满足理论上讲也会比单节点多一点点效率损失，但实际上是可以忽略不计的。但需要指出的是，在跨数据中心、跨城市的分布式情况下，如果要保证数据多副本的强一致性，即保证分区可容忍性，对效率（实际上是可用性A）的影响那还是不可忽略的。因此，在这种情况下，CAP理论依然成立。
再来看相互关联数据的可分布性，这就涉及到了分布式事务。现有的NewSQL数据库，即使在同一数据中心，为了保证强的分布式事务，对效率的折衷都是不可忽略的，所谓的乐观事务，只是因为客观问题本身冲突就少，并不改变冲突很多时效率明显受影响的现实。因此，NewSQL数据库虽然提供强分布式事务的能力，但在现实应用中，都是提倡尽量避免大量的分布式事务出现。如果你所遇到的应用场景是确实需要大量的分布式事务执行，又不做应用优化全交给数据库执行，那么，现有的NewSQL分布式数据库，依然会遇到明显的性能问题，其实就是可用性A降低了。同学仔细去研究应用中的实际情况就会发现，很多互联网应用，当其所需要的QPS很高很高，而对读写一致性与强分布式事务的要求又不那很高时候，其实，NewSQL数据库还是不能满足他们的需求的，他们仍然需要根据自己的情况改造或者选用NoSQL数据库，这也是CAP理论并没有被NewSQL打破的现实证明。
因此，总结来讲，NewSQL数据库，也是遵循CAP理论的，只不过，在同中心数据多副本情况下，保证P的同时对A的影响微乎其微；而在分布式事务的情况下，又采用了与应用特性相关的策略（其实乐观、悲观事务本质上就有根本应用特性区分的意思）来保证性能而已。当然，随着网络与计算机性能的提高，CAP三个特征中，保证其中两个，折衷另外一个，所带来的影响也会逐渐变小，但其理论依然是正确的。
数据库是什么?Oracle又是啥玩意?
经常会有人问我数据库是干啥的，其实一开始我是拒绝回答的，因为我也不能做到通俗易懂的表达出来，毕竟我接触这个概念也没有多长时间，但随着问的人多了，我觉得是时候脑补一下我的之一堂课了，万一哪天冒出来个货跟你掰扯这事儿，你没分分钟给他说清，最后弄个丢里儿丢面儿，好尴尬呀。
数据库，说白了就是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，这些数据是结构化的，并可为多种应用服务。也就是说，数据库是使用计算机服务器来存储数据的，专门用来提供各种数兆汪据服务。可以这样想像，过去一个公司的所有财务数据都是放在保险柜里面，而现在我们就可以针对这些财务数据搭建一个数据库放在某台计算机或服务器上面;再比如，企业或事业单位的人事部门常常要把本单位职工的基本情况(职工号、姓名、年龄、性别、籍贯、工资、简历等)存放在表中，这张表就可以看成是一个数据库。有了这个”数据仓库”我们就可以根据需要随时查询某职工的基本情况，也可以查询工资在某个范围内的职工人数等等。这些工作如果都能在计算机上自动进行，那我们的人事管理就可以达到极高的水平。此外，在财务管理、仓库管理、生产管理中也需要建立众多的这种”数据库”，使其可以乱手利用计算机实现财务、仓库、生产的自动化管理。最常见的数据库有：银行储蓄系统、手机话费系统、美容美发会员系统、超市会员积分系统、水电费系统、机票或火车票系统等，这些都需要后台数据库基础设施的支撑。举了这么多例子，应该是把数据库说明白了，至少能在大脑里面有个概念，知道这个东西是干啥的。
现在大数据被炒的红得发紫，而大数据的基础也是数据，由此可见，数据是一个企业的核心资源，说它是企业的立身之本、发展之基都不为过，因此，维护数据库的数据库管理员(DBA)是企业不可或缺的。
目前市面上的数据库产品有很多，单从规模上分可分为大型、中型、小型几种，典型的数据库产品如下：
大型数据库：Oracle、DB2、Sybase;
中型数据库：MySQL、SQLServer、Infomix;
小型数据库：Access、VisualFoxpro。在众多的数据库产品中，Oracle数据库一直处于行业领导先地位，也是当今更流行的关系型数据库。Oracle可翻译成”甲骨文”，它是一家以数据库为主业的全球化公司，是全球第二大软件公司(之一名是微软公司)，目前Oracle在数据库软件市场已经排名之一，数据库软件市场份额达到48.6%，遥遥领先于第二名占有率仅为20.7%的IBM公司的DB2。在中国市场上的计算机专业系统后台所使用的数据库尤以Oracle数据库居多。但是购买Oracle数据库需要很大一笔费用，一般的大型企业使用，需要有专业人员进行管理和维护，中小企业承担不起。中小企业为了节省成本，一般使用MySQL、PostgreSQL这类免费开源的数据哗猜嫌库，所以Oracle数据库相关的工作岗位一般是在大型企业中。
对于为什么选择Oracle数据库，而不是其他的数据库?
之一，是因为Oracle数据库占据更大的市场份额，并且越来越大，市场需要很多Oracle数据库方面的人才，中国有句老话说”做对事，选对人”，是同样的道理;第二，是很多非Oracle数据库的老系统正往Oracle数据库迁移，其他数据库市场占有率在减少，其他数据库工作者有面临失业的风险;第三，Oracle有大量的官方学习文档，还有部分中文文档，可以有效地进行学习;第四，Oracle有大量的从业人员，有共同方向的朋友可以互相帮助，不再是孤胆英雄;第五，是可以很容易地从Oracle官方网站下载功能齐全的数据库最新版本进行学习，可以让你了解数据库方面的最新发展趋势等。
在此说明，以后的所有内容都是基于Oracle11g数据库产品的，下面我们就简单介绍一下Oracle11g的系列产品：
企业版(EnterpriseEdition)此版本包含了数据库的所有组件，并且能够通过购买选项和程序包来进一步对其增强。
能支持例如大业务量的在线事务处理OLTP(On-LineTransactionProcessing联机事务处理系统)环境、查询密集的数据仓库和要求苛刻的互联网应用程序。
标准版1(StandardEditionOne)此版本为工作组、部门级和互联网、内联网应用程序提供了前所未有的易用性和性价比。从针对小型商务的单服务器环境到大型的分布式部门环境，该版本包含了构建重要商务应用程序所必需的全部工具。它仅许可在更高容量为2个处理器的服务器上使用，支持Windows/Linux/UNIX操作系统，并支持64位平台操作系统。
标准版(StandardEdition)此版本提供了StandardEditionOne所不具有的易用性、能力和性能，并且利用真正的应用集群(RAC)提供了对更大型计算机和服务集群的支持。它可以在更高容量为4个处理器的单台服务器上、或者在一个支持最多4个处理器的集群上使用，可支持Windows、Linux和UNIX操作系统，并支持64位平台操作系统。
简化版此版本支持与标准版1、标准版和企业版完全兼容的单用户开发和部署。通过将Oracle数据库获奖的功能引入到个人工作站中，该版本提供了结合世界上更流行的数据库功能的数据库，并且该数据库具有桌面产品通常具有的易用性和简单性，可支持Linux和Windows操作系统。
从存储结构上来说，目前流行的数据库主要包含以下两种：
RDBMS：关系型数据库，是指采用了关系模型来组织数据的数据库;
NoSQL数据库，是指那些非关系型的、分布式的数据库。简单来说，关系模型指的就是二维表格模型，而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组织。
关系型数据库优点：
1、容易理解
二维表结构是非常贴近逻辑世界的一个概念，关系模型相对网状、层次等其他模型来说更容易理解。
2、使用方便
通用的SQL语言使得操作关系型数据库非常方便。
3、易于维护
丰富的完整性大大减低了数据冗余和数据部移植的概率。
4、事务安全
所有关系型数据库都不同程度的遵守事物的四个基本属性，因此对于银行、电信、证券等交易型业务是不可或缺的。
关系型数据库的瓶颈：
1、高并发读写需求
网站的用户并发性非常高，往往达到每秒上万次读写请求，对于传统型数据库来说，硬盘I/O是一个很大的瓶颈。
2、海量数据的高效率读写
互联网上每天产生的数据量是巨大的，对于关系型数据库来说，在一张包含海量数据的表中查询，效率是非常低的。
3、高扩展性和可用性
在基于WEB的结构中，数据库是最难进行横向扩展的，当一个应用系统的用户量和访问量与日俱增的时候，数据库却没有办法像WEBServer和APPLICATIONServer那样简单的通过添加更多的硬件和服务节点来扩展性能和负载能力。对于很多需要提供24小时不间断服务的网站来说，对数据库系统进行升级和扩展是非常痛苦的事情，往往需要停机维护和数据迁移。
NoSQL数据库
NoSQL一词首先是CarloStrozzi在1998年提出的。2023年再次提出了NoSQL一词，用于指那些非关系型的、分布式的，且一般不保证遵循ACID原则的数据存储系统。
NoSQL具有以下特点：
1、可以弥补关系型数据库的不足
2、针对某些特定的需求而设计，可以具有极高的性能
3、大部分都是开源的，由于成熟度不够，存在潜在的稳定性和维护性问题。
关系型数据库适用于结构化数据，而非关系型数据库适用于非结构化数据，二者优势互补，相得益彰。
Oracle数据库未来的发展方向是提供结构化、非结构化、半结构化的解决方案，实现关系型数据库和NoSQL共存互补。值得强调的是，目前关系型数据库仍是主流数据库。
虽然NoSQL数据库打破了关系型数据库存储的观念，可以很好地满足WEB2.0时代数据的存储要求，但NoSQL数据库也有自己的缺陷。在现阶段的情况下，可以将关系型数据库和NoSQL数据库结合使用，相互弥补各自的不足。
关于数据库及其代表产品Oracle今天就介绍这么多，有兴趣的可以继续深挖，希望我的介绍能让你对数据库有一个更深入的认识。如果有志于在这方面发展的话，就让我们一起跟往事干杯从头再来。
关于nosql数据库acid原则的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
