ACID プロパティの理解: 信頼性の高いデータベースの柱

データベースの ACID プロパティとは何ですか?

ACID プロパティ は、データベース内での信頼性と一貫性のあるトランザクション処理を保証する一連のルールです。これらは、トランザクションを処理するときのデータベース システムの動作を定義し、システムのクラッシュ、停電、または複数のユーザーによる同時アクセスの場合でもデータの整合性と正確性を保証します。

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ACID プロパティの概要

1. 原子性: 各トランザクションが単一の分割不可能な単位として扱われるようにします。トランザクションの一部が失敗すると、トランザクション全体がロールバックされ、データベースには変更が適用されません。 例: 銀行振込では、一方の口座からお金が引き落とされたが、エラーによりもう一方の口座に加算されなかった場合、操作全体が取り消されます。

   BEGIN TRANSACTION;
   UPDATE Accounts SET Balance = Balance - 100 WHERE AccountID = 1;
   UPDATE Accounts SET Balance = Balance + 100 WHERE AccountID = 2;
   ROLLBACK; -- If any update fails, revert all changes.

1. 一貫性: 制約、トリガー、関係などの定義されたルールをすべて維持しながら、トランザクションがデータベースをある有効な状態から別の有効な状態に変換することを保証します。 例: トランザクションが外部キー制約に違反すると、データベースは操作を阻止します。

   INSERT INTO Orders (OrderID, CustomerID) VALUES (101, 9999);
   -- Fails if CustomerID 9999 does not exist.

1. 隔離: トランザクションが相互に干渉することなく独立して実行されるようにします。トランザクションの中間状態は、他のトランザクションからは見えません。このプロパティにより、ダーティ リード、非反復読み取り、ファントム リードなどの問題が防止されます。 例: 1 つのトランザクションがレコードを更新している間、別のトランザクションはコミットされていない変更を読み取ることができません。

   SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

1. 耐久性: トランザクションがコミットされると、その変更は永続的であり、システム障害が発生しても存続することを保証します。データベースは、通常は永続ストレージに書き込むことで、コミットされたデータが安全に保存されることを保証します。 例: COMMIT 後は、システムがクラッシュしてもデータは保存されます。

   COMMIT; -- Data is now permanently saved.

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ACID の実践

原子性の例:

BEGIN TRANSACTION;
    DELETE FROM Inventory WHERE ProductID = 10;
    INSERT INTO Archive (ProductID, ProductName) VALUES (10, 'ProductX');
IF @@ERROR > 0
    ROLLBACK;
ELSE
    COMMIT;

• インベントリからの削除に失敗した場合、アーカイブへの挿入も元に戻されます。

一貫性の例:

INSERT INTO Orders (OrderID, CustomerID, OrderDate)
VALUES (101, 5, '2024-12-18');
-- Ensures foreign key and date constraints are respected.

分離レベル:

SQL の一般的な分離レベルは次のとおりです:

• Read Uncommitted: ダーティ リードを許可します。
• コミットされた読み取り: ダーティ リードを防止します。
• Repeatable Read: トランザクション内で同じデータが複数回読み取られるようにします。
• シリアル化可能: 完全な分離を保証する最も厳格なレベル。

耐久性の例:

   BEGIN TRANSACTION;
   UPDATE Accounts SET Balance = Balance - 100 WHERE AccountID = 1;
   UPDATE Accounts SET Balance = Balance + 100 WHERE AccountID = 2;
   ROLLBACK; -- If any update fails, revert all changes.

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ACID が重要な理由

• データの整合性: データベースの正確性と信頼性を確保します。
• 同時実行制御: 同時トランザクション間の競合を防ぎます。
• エラー回復: 予期しない障害による破損からデータを保護します。
• 信頼性: 銀行や電子商取引プラットフォームなど、高いデータ一貫性が必要なシステムの信頼を構築します。

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ACID への挑戦

• ルールを厳密に遵守することにより、パフォーマンスのオーバーヘッドが発生する可能性があります。
• トランザクションが複数のデータベースにまたがる分散システムでは複雑さが増します。

MySQL、PostgreSQL、Oracle などのデータベースは、データの信頼性と正確性を確保するために ACID プロパティを実装しており、堅牢なアプリケーション開発に不可欠なものとなっています。

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