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隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始將業(yè)務(wù)向線上轉(zhuǎn)移，例如電商、在線旅游等等。這種轉(zhuǎn)移給數(shù)據(jù)庫帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，超高并發(fā)的訪問量、快速的數(shù)據(jù)變更等等，都使得數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性、性能等方面的要求提高了很多。因此，對于數(shù)據(jù)庫事務(wù)設(shè)計的精要，也就成為了業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的熱點。
創(chuàng)新互聯(lián)建站始終堅持【策劃先行，效果至上】的經(jīng)營理念，通過多達10多年累計超上千家客戶的網(wǎng)站建設(shè)總結(jié)了一套系統(tǒng)有效的全網(wǎng)營銷推廣解決方案，現(xiàn)已廣泛運用于各行各業(yè)的客戶，其中包括：樓梯護欄等企業(yè)，備受客戶贊譽。
一、事務(wù)概念
在數(shù)據(jù)庫中，事務(wù)（Transaction）是指一組在邏輯上被看成是一個整體，要么全部執(zhí)行，要么都不執(zhí)行的操作。例如，在一個銀行轉(zhuǎn)賬的操作中，涉及到從一個賬戶中扣除一定金額，同時向另一個賬戶中增加相應(yīng)的金額，這兩個操作的執(zhí)行應(yīng)該是“不可分割”的。
二、事務(wù)特性
數(shù)據(jù)庫事務(wù)有四個特性，即原子性、一致性、隔離性和持久性。
1. 原子性（ACID的”A”）
原子性是指一個事務(wù)中包含的所有操作要么全部成功，要么全部失敗。事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果不能部分提交，也不能部分成功。如果事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生了錯誤，那么整個事務(wù)都會被回滾到開始執(zhí)行時的狀態(tài)。
2. 一致性（ACID的”C”）
一致性指的是事務(wù)執(zhí)行前后，數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)保持一致。事務(wù)所執(zhí)行的操作應(yīng)該滿足業(yè)務(wù)要求，例如在某個賬戶中存入一定金額，那么執(zhí)行完事務(wù)后，該賬戶的余額應(yīng)該與執(zhí)行前的余額相加得到。
3. 隔離性（ACID的”I”）
隔離性是指一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。同一個時間，多個事務(wù)在數(shù)據(jù)庫中同時進行，它們的執(zhí)行過程之間應(yīng)該互不干擾，即一個事務(wù)中所做的改變對其他事務(wù)來說不可見。
4. 持久性（ACID的”D”）
持久性是指一個事務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，其結(jié)果應(yīng)該永久保存在數(shù)據(jù)庫中。確保在數(shù)據(jù)庫退出或者服務(wù)器崩潰等異常情況下，數(shù)據(jù)能夠得到恢復(fù)。
三、多個事務(wù)之間的并發(fā)
由于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特殊性，很多時候會面對多個數(shù)據(jù)庫事務(wù)之間的并發(fā)。例如某個購物網(wǎng)站，有兩個用戶同時在下單，兩個事務(wù)都試圖向訂單表中插入一條記錄，那么就需要考慮這種并發(fā)下，事務(wù)的執(zhí)行效率與數(shù)據(jù)的一致性如何平衡。一般來說，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中會采用鎖機制來解決并發(fā)問題。
1. 鎖的種類
共享鎖（Shared Lock）：當(dāng)一個事務(wù)在讀一個數(shù)據(jù)時，使用共享鎖對數(shù)據(jù)進行加鎖，其他事務(wù)只能讀該數(shù)據(jù)，不能進行修改操作。
排他鎖（Exclusive Lock）：當(dāng)一個事務(wù)在修改一個數(shù)據(jù)時，使用排他鎖對數(shù)據(jù)進行加鎖，其他事務(wù)無法讀取或修改該數(shù)據(jù)。
2. 鎖的級別
事務(wù)的隔離級別是指在多個事務(wù)處理的同時，能否操作同一個數(shù)據(jù)。SQL標(biāo)準(zhǔn)定義了4個事務(wù)隔離級別：Read Uncommitted（讀未提交）、Read Committed（讀已提交）、Repeatable Read（可重復(fù)讀）和Serializable（可串行化）。這些級別從上到下逐步提高。事務(wù)的隔離級別越高，性能方面的開銷一般越大。
3. 并發(fā)帶來的問題
鎖雖然可以解決并發(fā)問題，但也會帶來一些問題。例如死鎖、饑餓等等。死鎖是指多個事務(wù)互相占有對方需要的資源，最終導(dǎo)致所有事務(wù)都無法繼續(xù)執(zhí)行。饑餓則是指某個事務(wù)因為無法取得必要的資源而一直無法執(zhí)行下去。
四、數(shù)據(jù)庫事務(wù)設(shè)計
1. 高并發(fā)下的性能問題
高并發(fā)下，系統(tǒng)的性能會變得很重要。為了保證系統(tǒng)的高性能，需要考慮以下因素：
優(yōu)化SQL語句，減少數(shù)據(jù)庫的無效讀取
增加緩存層，避免重復(fù)讀取
分庫分表，減少單個表的數(shù)據(jù)量
2. 事務(wù)的設(shè)計
為了保證事務(wù)的原子性、一致性、隔離性和持久性，需要注意以下幾點：
避免人為錯誤，例如在一個事務(wù)中修改了多個表，但只提交了部分修改，導(dǎo)致數(shù)據(jù)一致性問題
盡量采用較短的事務(wù)，避免長時間占用數(shù)據(jù)庫資源
盡量先進行讀操作，避免對同一個數(shù)據(jù)進行多次更新
對于一些非常重要的事務(wù)，可以采用事務(wù)超時機制，強制事務(wù)在一定時間內(nèi)執(zhí)行完畢。
五、
對于數(shù)據(jù)庫事務(wù)的設(shè)計，需要考慮多個方面，例如事務(wù)的原子性、一致性、隔離性和持久性、鎖機制的運用、事務(wù)的設(shè)計等等。要想在高并發(fā)下保證系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行，需要引入一些優(yōu)化手段，例如優(yōu)化SQL語句、增加緩存層、分庫分表等。只有在綜合考慮了這些方面之后，才能給用戶帶來更好的使用體驗。
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關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的局限性有哪些難以滿足高并發(fā)讀寫的需求
隨著互聯(lián)網(wǎng)web2.0網(wǎng)站的興起，非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫現(xiàn)在成了一個極其熱門的新領(lǐng)域，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的發(fā)展非常迅速。而傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫在應(yīng)付web2.0網(wǎng)站，特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的SNS類型的web2.0純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心，暴露了很多難以克服的問題，例如：
1、High performance——對數(shù)據(jù)庫高并發(fā)讀寫的需求
Web2.0網(wǎng)站要根據(jù)用戶個性化信息來實時生成動態(tài)頁面和提供動態(tài)信息，所以基本上無法使用動態(tài)頁面靜態(tài)化技術(shù)，因此數(shù)據(jù)庫并發(fā)負載非常高，往往要達到每秒上萬次讀寫請求。關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)付上萬次SQL查詢還勉強頂?shù)米?，但是?yīng)付上萬次SQL寫數(shù)據(jù)請求，硬盤IO就已經(jīng)無法承受了。其實對于普通的BBS網(wǎng)站，往往也存在對高并發(fā)寫請求的需求，例如像JavaEye網(wǎng)站的實時統(tǒng)計在線用戶狀態(tài)，記錄熱門帖子的點擊次數(shù)，投票計數(shù)等，因此這是一個相當(dāng)普衡肢遍的需求。
2、Huge Storage——對海量數(shù)據(jù)的高效率存儲和訪問的需求
類似鎮(zhèn)租Facebook，twitter，F(xiàn)riendfeed這樣的SNS網(wǎng)站，每天用戶產(chǎn)生海量的用戶動態(tài)，以Friendfeed為例，一個月就達到了2.5億條用戶動態(tài)，對于關(guān)系數(shù)據(jù)庫來說，在一張2.5億條記錄的表里面進行SQL查詢，效率是極其低下乃至不可忍受的。再例如大型web網(wǎng)站的用戶登錄系統(tǒng)，例如騰訊，盛大，動輒數(shù)以億計的帳號，關(guān)系數(shù)據(jù)庫也很難應(yīng)付。
3、High Scalability && High Availability——對數(shù)據(jù)庫的高可擴展性和高可用性的需求
在基于web的架構(gòu)當(dāng)中，數(shù)據(jù)庫是最難進行橫向擴展的，當(dāng)一個應(yīng)用系統(tǒng)的用戶量和訪問量與日俱增的時候，你的數(shù)據(jù)庫卻沒有辦法像web server和app server那樣簡單的通過添加更多的硬件和服務(wù)節(jié)點來擴展性能和負載能力。對于很多需要提供24小時不間斷服務(wù)的網(wǎng)站來說，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行升級和擴展是非常痛苦的事情，往往需要停機維護和數(shù)據(jù)遷移，為什么數(shù)據(jù)庫不能通過不斷的添加服務(wù)器節(jié)點來實現(xiàn)擴展呢？
在上面提到的“三高”需求面前，關(guān)系數(shù)據(jù)庫遇到了難以克服的障礙，而對于web2.0網(wǎng)站來說，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的很多主要特性卻往往無用武之地，例如：
1. 數(shù)據(jù)庫事務(wù)一致性需求
很多web實時系統(tǒng)并不要求嚴(yán)格的數(shù)據(jù)庫事務(wù)，對讀一致性的要求很低，有些場合對寫一致性要求也不高。因此數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理成了數(shù)據(jù)庫高負載下一個沉重的負擔(dān)。
2. 數(shù)據(jù)庫的寫實時性和讀實時性需求
對關(guān)系數(shù)據(jù)庫來說，插入一條數(shù)據(jù)之后立刻查詢，是肯定可以讀出來這條數(shù)據(jù)的，但是對于很多web應(yīng)用來說，并不要求這么高的實時性，比方說我（JavaEye的robbin）發(fā)一條消息之后，過幾秒乃至十幾秒之后，我的訂閱者才看到這條動態(tài)是完全可以接受的。
3、對復(fù)雜的SQL查詢，特別是多表關(guān)聯(lián)查詢的需求
任何大數(shù)據(jù)量的web系統(tǒng)，都非常忌諱多個大表的關(guān)聯(lián)查詢，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析類型的復(fù)雜SQL報表查詢，特別是SNS類型的網(wǎng)站，從需求以及產(chǎn)品設(shè)計角度，就避免了這種情況的產(chǎn)生。往往更多的只是單表的主鍵查詢，以及單表的簡單條件分頁查詢，SQL的功能被極大的弱化了。
因此，關(guān)系數(shù)據(jù)庫在這些越來越多的應(yīng)用場景下顯得不那么合適了，為了解決這類問題的非關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)運而生，現(xiàn)在這兩年，各種各樣非關(guān)系數(shù)據(jù)庫，特別是鍵值數(shù)據(jù)庫(Key-Value Store DB)風(fēng)起云涌，多得讓人眼花繚亂。前不久國外剛剛舉辦了NoSQL Conference，各路NoSQL數(shù)據(jù)庫紛紛亮相，加上未亮相但是名聲在外的，起碼有超過10個開源的NoSQLDB，例如：
Redis，Tokyo Cabinet，Cassandra，Voldemort，MongoDB，御攔兆Dynomite，HBase，CouchDB，Hypertable， Riak，Tin， Flare， Lightcloud， KiokuDB，Scalaris， Kai， ThruDB， ……
這些NoSQL數(shù)據(jù)庫，有的是用C/C++編寫的，有的是用Java編寫的，還有的是用Erlang編寫的，每個都有自己的獨到之處，看都看不過來了，我(robbin)也只能從中挑選一些比較有特色，看起來更有前景的產(chǎn)品學(xué)習(xí)和了解一下。
高并發(fā)數(shù)據(jù)庫事務(wù)設(shè)計的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于高并發(fā)數(shù)據(jù)庫事務(wù)設(shè)計,高效應(yīng)對高并發(fā)：數(shù)據(jù)庫事務(wù)設(shè)計精要,關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的局限性有哪些難以滿足高并發(fā)讀寫的需求的信息別忘了在本站進行查找喔。
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