Das ACID-Konzept (Atomicity, Coherence, Isolation, Durability) stellt die Datenintegrität innerhalb einer Datenbank sicher. Hier erfährst Du alles, was Du über dieses Konzept wissen musst.
Big Data bietet großartige Möglichkeiten. Um die riesigen Datenmengen, die jeden Tag erzeugt werden, zu verarbeiten, müssen jedoch Datenbanken eingesetzt werden.
Eine Datenbank ist eine strukturierte oder unstrukturierte Sammlung von Daten, die auf Computern gespeichert sind. Im Zeitalter von Big Data basieren diese Datenbanken oft auf eigens dafür eingerichteten Serverfarmen, den sogenannten Data Centers.
Diese Architekturen sind komplex, und es werden Managementsysteme (DBMS) verwendet, um sie zu manipulieren. Diese Systeme verwalten die Speicherung und den Abruf von Daten innerhalb der Datenbanken.
Wie kann man also Datenbanken und ihre Inhalte am besten verwalten? Eine der am häufigsten angewandten Methoden ist der ACID-Ansatz.
ACID : Was ist das ?
Im Bereich der Informatik ist ACID ein Akronym für die Begriffe:
- Atomicity
- Coherence
- Isolation
- Durability
Diese vier Prinzipien stellen sicher, dass Datenbanktransaktionen zuverlässig verarbeitet werden.
Zur Erinnerung: Der Begriff Transaktion bezeichnet jede Operation, die innerhalb einer Datenbank durchgeführt wird. Dazu gehören z. B. das Erstellen eines neuen Datensatzes oder das Aktualisieren von Daten.
Jede Änderung an einer Datenbank muss mit äußerster Sorgfalt durchgeführt werden. Andernfalls besteht die Gefahr, dass die Daten beschädigt werden.
Durch die Anwendung von ACID-Eigenschaften auf jede Änderung in einer Datenbank ist es einfacher, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Datenbank zu erhalten. Sehen wir uns nun die vier Komponenten des ACID-Ansatzes genauer an.
Atomicity
Die Atomicity einer Datenbanktransaktion bedeutet, dass jede vorgenommene Änderung bis zum Ende durchgeführt werden muss. Bei einer Unterbrechung, z. B. einem Verbindungsverlust mitten in der Operation, muss die Änderung rückgängig gemacht werden und die Datenbank automatisch in den Zustand vor Beginn der Transaktion zurückversetzt werden.
Dieses Prinzip verhindert, dass eine Transaktion aufgrund eines Ausfalls oder Absturzes nur teilweise abgeschlossen wird. Andernfalls ist es unmöglich zu wissen, auf welcher Stufe der Prozess unterbrochen wurde. Dies kann zu erheblichen Komplikationen führen.
Cohérence
La cohérence, ou consistency en anglais, est un principe permettant de garantir qu’une transaction n’enfreigne les contraintes d’intégrité des données fixées pour une database.
Ainsi, si la base de données entre dans un état “ illégal “ en enfreignant ces règles, le processus de transaction sera automatiquement abandonné. La base de données retournera automatiquement à son été antérieur.
Isolation
Eine einzelne Transaktion wird als „serialisierbar“ betrachtet. Das bedeutet, dass die Transaktionen in einer aufeinanderfolgenden Reihenfolge stattfinden, anstatt auf einmal ausgeführt zu werden.
Jedes Schreiben oder Lesen in der Datenbank beeinflusst nicht das Schreiben oder Lesen anderer Transaktionen, die in derselben Datenbank stattfinden. Es wird eine globale Reihenfolge erstellt, und jede Transaktion wird in eine Warteschlange eingefügt. Erst wenn eine Transaktion vollständig abgeschlossen ist, werden die anderen gestartet.
Das bedeutet nicht, dass zwei Transaktionen nicht gleichzeitig auftreten können. Mehrere Transaktionen können gleichzeitig durchgeführt werden, solange sie sich nicht gegenseitig beeinflussen können.
Natürlich kann diese Methode Auswirkungen auf die Geschwindigkeit der Transaktionen haben. Viele Transaktionen müssen warten, bevor sie beginnen können.
Dies ist jedoch ein Opfer, um die Sicherheit und Integrität der Daten zu gewährleisten. Um diese Isolierung zu erreichen, kann man sich für ein „optimistisches“ oder „pessimistisches“ Transaktionsschema entscheiden.
Bei einem optimistischen Transaktionsschema werden andere Transaktionen durchgeführt, ohne an derselben Stelle zu lesen oder zu schreiben. Wenn zwei Transaktionen kollidieren, werden sie automatisch abgebrochen und erneut versucht.
Ein pessimistisches Transaktionsschema lässt der Datenbank weniger Freiheit. Die Ressourcen werden begrenzt, da davon ausgegangen wird, dass sich die Transaktionen gegenseitig beeinflussen. Dies reduziert die Anzahl der Abbrüche und Versuche, zwingt Transaktionen jedoch häufiger dazu, in der Warteschlange zu warten.
Durability
Dauerhaftigkeit ist das vierte Prinzip des ACID-Ansatzes. Es sorgt dafür, dass alle Änderungen an der Datenbank dauerhaft sind, selbst wenn das System ausfällt.
Dadurch wird verhindert, dass die Daten durch einen Serviceausfall, einen Absturz oder ein anderes technisches Problem beschädigt oder verändert werden. Um diese Dauerhaftigkeit zu ermöglichen, werden „Changelogs“ verwendet, die bei jedem Neustart der Datenbank als Referenz genommen werden.
ACID : Welche Vorteile ?
Durch die Einhaltung der vier Prinzipien des ACID-Ansatzes ist es möglich, die Sicherheit und Integrität von Daten innerhalb einer Datenbank zu gewährleisten. Auf diese Weise können sie ihren vollen Wert für das Unternehmen erbringen.
Andernfalls kann eine Datenbank mit beschädigten Daten zu ernsthaften Problemen führen, deren Lösung kostspielig sein wird. Dies gilt insbesondere für die vielen „datengetriebenen“ Unternehmen, die ihre Daten tagtäglich nutzen, um Entscheidungen zu treffen oder ihre Strategie auszurichten.
Wie kann ich den ACID-Ansatz für Datenbanken erfolgreich anwenden?
Das Beherrschen des ACID-Ansatzes ist für die richtige Nutzung von Big Data unerlässlich. Es ist eine sehr gefragte Fähigkeit, die von vielen Unternehmen in allen Branchen nachgefragt wird.
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