Dlaczego bazy danych NoSQL często nie obsługują transakcji — i jak można to obejść

Transakcje są krytyczną częścią każdego systemu bazy danych, zapewniając sposób na zapewnienie integralności i spójności danych w obliczu równoczesnych aktualizacji. Jednak nie wszystkie bazy danych obsługują transakcje. W szczególności bazy danych NoSQL często nie zapewniają żadnego sposobu przeprowadzania transakcji. Może to stanowić poważny problem w przypadku aplikacji wymagających obsługi transakcji , ponieważ może prowadzić do uszkodzenia danych i niespójności. Istnieją jednak obejścia, których można użyć w celu zapewnienia transakcyjnej obsługi baz danych NoSQL. W tym artykule przyjrzymy się, czym są transakcje, dlaczego bazy danych NoSQL często ich nie obsługują i jak można obejść to ograniczenie.

Semantyka transakcyjna rozwiązań NoSQL jest lżejsza niż semantyka relacyjnej bazy danych, ale nadal zapewnia operacje atomowe na pewnym poziomie. Jeśli wiesz, jak korzystać z Node.js lub Ruby/Rack, możesz szybko stworzyć małą makietę na Heroku.com. Z przykrością informuję, że jeszcze nie zrealizowałem tego w żaden sposób. Jeśli transakcja ma zostać wykonana, musi mieć możliwość uzyskania właściwości ACID. Większość narzędzi NoSQL redukuje kryteria spójności operacji w celu osiągnięcia odporności na błędy i skalowalności dostępności. Dobrym pomysłem jest używanie baz danych SQL/ACID, takich jak VoltDB, które są w pamięci, zorientowane na kolumny i rozproszone. W tym celu można użyć transakcji optymistycznych , ale uważam, że przed kontynuowaniem należy zrozumieć gwarancje atomowości implementacji bazy danych (np. ile słów należy napisać i przeczytać z rzędu).

Według niektórych forów dyskusyjnych w Internecie odbywa się kilka transakcji HBase , jeśli tego właśnie szukasz. Zasadniczo istnieją dwa typy baz danych NoSQL: magazyny danych typu klucz/wartość i rozproszone magazyny danych, z których oba są zaimplementowane w preferowanym systemie RDBMS i mogą być utrzymywane na wierzchu przy pomocy administratora baz danych oraz dzięki elastyczności i wydajności NoSQL. Jeśli rozwiązanie NoSQL obejmuje funkcję porównywania i dopasowywania, można dodatkowo zastosować transakcje optymistyczne.

Dla baz NoSQL ten czas był szczególnie ważny: stawka była wyższa i wreszcie nadszedł czas na wdrożenie transakcji rozproszonych. Do tego czasu transakcje były zwykle zatwierdzane na jednym serwerze, a następnie replikowane w pozostałej części klastra w taki sam sposób jak poprzednio.

Dlaczego Nosql nie nadaje się do transakcji?

Transakcje ACID nie są wykonywane przez bazy danych NoSQL. W dzisiejszych aplikacjach właściwości te nie są trywialne w użyciu w transakcjach, które muszą być wykonywane przy użyciu NoSQL. Dane strukturalne nie są przez nią obsługiwane i nie wykorzystują ustrukturyzowanego języka zapytań.

Wykorzystanie baz danych NoSQL w programowaniu pozwala programistom osiągnąć ten sam poziom współbieżności bez konwersji struktur in-memory na relacyjne. Co więcej, chociaż zapewniają wysoki poziom bezpieczeństwa danych, bardzo ważne jest, aby nowoczesne organizacje IT to robiły. Proces dzielenia na fragmenty, który dzieli bardzo duże bazy danych na mniejsze, łatwiejsze w zarządzaniu części, nie może być zautomatyzowany przez każdą bazę danych. Podczas korzystania z baz danych NoSQL dane są partycjonowane w wielu węzłach, dzięki czemu dostęp do nich jest bardziej efektywny, co skutkuje selektywnym dostępem do większych zestawów danych o większej mocy obliczeniowej. Nowoczesne aplikacje, które wymagają wysokiego poziomu skalowalności, niezawodności i dostępności od baz danych, wymagają wysokiego poziomu niezawodności i skalowalności od relacyjnych baz danych. Wady NoSQL można przezwyciężyć, stosując różne strategie dla dzisiejszych aplikacji.

Wybór odpowiedniej bazy danych NoSQL do swoich potrzeb wymaga rozważenia wielu kwestii. Ta lista zawiera takie czynniki, jak typ wymaganych danych, wymagany poziom niezawodności oraz wymagana szybkość i skalowalność. MongoDB, Cassandra i Redis to jedne z najpopularniejszych baz danych NoSQL. Każda z tych baz danych ma swój własny zestaw mocnych i słabych stron, więc musisz wybrać najlepszą dla siebie. Nie ma gwarancji, że bazy danych NoSQL będą najlepszym rozwiązaniem dla Twoich potrzeb. Jedną z głównych wad baz danych NoSQL jest to, że nie są one w stanie natywnie obsługiwać funkcji niezawodności występujących w relacyjnych bazach danych. Wśród cech niezawodności ważne są atomowość, spójność, izolacja i trwałość. Jeśli musisz przeprowadzać transakcje, MongoDB nie jest dla Ciebie najlepszą bazą danych. Jest coraz mniej aplikacji, które wymagają transakcji, ale niektóre wymagają transakcji do aktualizacji wielu dokumentów/kolekcji. W takim przypadku należy unikać MongoDB, ponieważ jest to wymagane przez zespół. Podczas wybierania bazy danych NoSQL należy wziąć pod uwagę wiele czynników, w tym typ danych, z którymi pracujesz, wymagany poziom niezawodności oraz wydajność i skalowalność bazy danych. MongoDB, Cassandra i Redis to tylko niektóre z dostępnych obecnie baz danych NoSQL.

Dlaczego Mongodb nie jest zalecany do danych finansowych

Dlaczego MongoDB nie powinno być używane do danych finansowych?
Ze względu na brak wsparcia transakcyjnego MongoDB nie jest zalecane do stosowania w danych finansowych. Niezawodność i spójność danych ma kluczowe znaczenie dla przeprowadzania transakcji. Transakcje są wymagane do zapewnienia spójności lub synchronizacji z bazą danych, ale nie zawsze są przeprowadzane.

Kwas transakcyjny Nosql

Bazy danych NoSQL nie obsługują transakcji w taki sam sposób jak relacyjne bazy danych. Oznacza to, że nie można polegać na właściwościach ACID transakcji podczas korzystania z bazy danych NoSQL. Jednak niektóre bazy danych NoSQL obsługują niektóre funkcje transakcji, takie jak operacje niepodzielne.

Różne bazy danych Nosql mogą oferować różne poziomy obsługi transakcji.

Różne bazy danych Nosql mogą oferować różne poziomy obsługi transakcji. Na przykład niektóre bazy danych mogą oferować pełną obsługę transakcji , podczas gdy inne mogą oferować tylko ograniczone wsparcie. Może to być ważny czynnik do rozważenia przy wyborze bazy danych Nosql.

Dane są modelowane z obiektowego punktu widzenia, a nie przechowywane w relacyjnej bazie danych, aby programiści mogli lepiej zrozumieć różnicę między obiektowymi i relacyjnymi bazami danych. Bazy danych zorientowane na dokumenty (na przykład MarkLogic, MongoDB i CouchDB) całkowicie wyeliminowały to niedopasowanie impedancji. Wadą baz NoSQL jest to, że nie zapewniają one takich możliwości pod względem zwinności i skalowalności. W praktyce o znaczeniu właściwości ACID świadczy sposób, w jaki są one stosowane lub adresowane na rynku. MarkLogic, baza danych NoSQL, jest jednym z przykładów bazy danych NoSQL, a my przyjrzymy się, jak pomaga ona w wielorakich transakcjach w Javie. MarkLogic to baza danych NoSQL zorientowana na dokumenty. Możliwe jest serializowanie obiektów do formatu neutralnego językowo i samoopisującego bez konieczności przechodzenia przez złożone mapowania.

W poniższym przykładzie JAXB jest używany do przedstawienia POJO do MarkLogic dla trwałości. Dzięki właściwościom ACID MarkLogic inwentarz odzwierciedla zakup (w formie redukcji zapasów) w momencie zakupu przedmiotu. Z jej punktu widzenia baza danych wykonuje to zadanie jako operację typu „wszystko albo nic”. Ponieważ ta transakcja jest transakcją zawierającą wiele instrukcji, MarkLogic tworzy blokadę na poziomie dokumentu, wykonując operacje odczytu po raz pierwszy. Jeśli pomyślnie uruchomimy powyższy program, otrzymamy zamówienie z trzema pozycjami oraz aktualizacje pozycji magazynowych w celu zmniejszenia ich liczby. Kiedy program zostanie ponownie uruchomiony, możemy wymusić wyjątek (choć nieco fałszywy) dla transakcji, twierdząc, że nie ma zapasów. W rezultacie, gdy w tym przypadku przerwiemy całą transakcję, otrzymamy następujący błąd.

Kiedy czytamy obiekt z zamiarem jego aktualizacji, musimy upewnić się, że jakiś inny wątek nie zmieni swojego stanu, zanim będziemy mogli zakończyć operację. Operacja odczytu nie jest niejawnie blokowana, gdy jest wykonywana poza kontekstem transakcji, aby to zapewnić. Aby ukończyć zadanie, musisz pracować z obiektem DocumentDescriptor. Wierzymy w optymistyczne blokowanie, ponieważ mamy pewność, że po wykonaniu kolejnej aktualizacji nasz system operacyjny się nie zmieni. Nierzadko zdarza się, że w tym budynku dochodzi do naruszenia izolacji; jeśli jednak wystąpi problem, należy go zbadać. MarkLogic będzie śledzić zaktualizowane wersje i wyśle ​​nam e-mail, jeśli je pokonamy. Celem serwera MarkLogic jest zapewnienie potężnych możliwości w sposób, z którego programiści mogą korzystać bez poświęcania żadnej z jego funkcji. Zapraszamy do przeglądania strony internetowej w celu uzyskania dodatkowych informacji na te i inne tematy. Zobacz stronę GitHub, aby zapoznać się z przykładową transakcją z wieloma zestawieniami użytą w tym artykule.

Dlaczego Mongodb to najlepsza baza danych dokumentów

Bazy danych dokumentów to doskonały wybór dla aplikacji, które przechowują dużo danych. Najpopularniejszą bazą danych dokumentów na świecie jest MongoDB.
Magazyn klucz-wartość jest przydatny w przypadku aplikacji, które wymagają przechowywania danych w prostym modelu danych. Sklepy typu key-value, takie jak Redis, należą do najpopularniejszych.
Bazy danych zorientowane na kolumny są doskonałym wyborem, jeśli potrzebujesz tabel do przechowywania danych. MySQL jest najczęściej używaną bazą danych zorientowaną na kolumny.
Dane mogą być przechowywane na wykresach za pomocą baz danych wykresów. Jest to najpopularniejsza baza danych grafów i jedna z najpopularniejszych baz NoSQL.

Transakcje Mongodb

W MongoDB transakcja to pojedyncza jednostka pracy, która składa się z jednej lub więcej operacji na bazie danych. Transakcje są przydatne do zapewnienia integralności danych i upewnienia się, że dane są przetwarzane w oczekiwanej kolejności.
MongoDB zapewnia dwa rodzaje transakcji:
1. Pojedyncze operacje: Są to najbardziej powszechne rodzaje transakcji i służą do aktualizowania, wstawiania lub usuwania pojedynczego dokumentu.
2. Transakcje wielodokumentowe: Transakcje te mogą aktualizować, wstawiać lub usuwać wiele dokumentów i są przydatne do zapewnienia, że ​​dane są przetwarzane w określonej kolejności.
Aby rozpocząć transakcję, użyj metody db.collection.startTransaction() . Ta metoda przyjmuje kilka parametrów, które pozwalają określić problem odczytu i zapisu dla transakcji. Problem odczytu określa, w jaki sposób MongoDB powinien odczytywać dane dla transakcji, a problem zapisu określa, w jaki sposób MongoDB powinien zapisywać dane dla transakcji.
Po rozpoczęciu transakcji możesz wykonać dowolną operację, którą normalnie wykonywałbyś na bazie danych. Wszystkie operacje wykonywane w ramach transakcji będą częścią tej samej jednostki pracy.
Aby zatwierdzić transakcję, użyj metody db.collection.commitTransaction() . Ta metoda zapisze wszystkie zmiany dokonane w ramach transakcji w bazie danych.
Jeśli chcesz przerwać transakcję, użyj metody db.collection.abortTransaction() . Ta metoda cofnie wszystkie zmiany dokonane w ramach transakcji.

Termin transakcja odnosi się do logicznych grup procesów, które przetwarzają jedną lub więcej operacji w bazie danych, takich jak odczyt lub zapis wielu dokumentów. Transakcje służą do tworzenia ujednoliconej operacji poprzez grupowanie i izolowanie wielu wyciągów. Atomowość i izolacja bazy danych są wykorzystywane do osiągnięcia zgodności z ACID. W MongoDB istnieją dwa interfejsy API do przetwarzania transakcji. Oprócz tego, że jest pierwszym interfejsem API, podstawowy interfejs API ma składnię podobną do składni relacyjnej bazy danych. Drugą opcją jest użycie przetwarzania transakcji MongoDB. Transakcja jest zwykle zapisywana i wykonywana przy użyciu jednej z metod API zdefiniowanych w odpowiednim sterowniku MongoDB języka aplikacji.

Utworzenie sesji w MongoDB to pierwszy krok w kierunku wygenerowania transakcji. Metoda startTransaction() jest podzielona na dwie części: readConcern i writeConcern. Te opcje zapewniają, że dane w stanie większościowego zaangażowania są synchronizowane w czasie rzeczywistym. W przypadku błędu transakcja zostanie przerwana; patrz załączona lista, aby uzyskać więcej informacji. W tym zakresie możemy zatrudniać autorów biegowych. Autorzy są zarządzani przez nas. W tej sesji zwrócimy poprzednie wyniki z naszym dodatkiem, więc wywołaj find() już teraz.

Ten przewodnik definiuje transakcje oraz najlepsze przypadki ich użycia w MongoDB. Przeszliśmy przez proces sesji transakcyjnej w MongoDB również koncepcyjnie. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o MongoDB i Prisma, stworzyliśmy przewodnik Pierwsze kroki od zera lub przewodnik Jak dodać do istniejącego projektu. Używanie MongoDB do transakcji obejmuje szereg najlepszych praktyk. Dane transakcyjne są chronione przed nieprawidłowymi stanami bazy danych przez transakcje zgodne z ACID. Jak tylko uruchomisz transakcję, upewnij się, że zoptymalizujesz ją tak, aby działała przez 60 sekund. Liczba operacji nie powinna przekraczać 1000 dokumentów w transakcji.

Atomowe gwarancje transakcji MongoDB sprawiają, że jest to doskonały wybór dla aplikacji wymagających spójności i integralności danych. Ponadto transakcje są kluczowym elementem standardu ACID, który jest niezbędny w aplikacjach wymagających ciągłego dostępu do danych.

Potęga Mongodb: Transakcje

Transakcje wielostronicowe można wykonywać za pomocą MongoDB, bazy danych NoSQL. Transakcje mogą służyć do zapewnienia, że ​​wielokrotne odczyty i zapisy w wielu dokumentach z jednej lub wielu kolekcji są niepodzielne. Oprócz transakcji można ich używać do zapewnienia atomowości w wielu operacjach, kolekcjach, bazach danych, dokumentach i fragmentach. Fakt, że MongoDB zawsze zapewniał atomowość, sprawia, że ​​jest to doskonałe narzędzie transakcyjne . MongoDB obsługuje transakcje z szybkością 250 milionów transakcji na sekundę.

Transakcje bazy danych Oracle Nosql

Transakcja Oracle NoSQL Database to zestaw odczytów i zapisów, które są wykonywane jako pojedyncza jednostka. Wszystkie zapisy w transakcji są widoczne dla wszystkich odczytów, które mają miejsce po zatwierdzeniu transakcji. Transakcja może obejmować wiele kluczy i elementów danych.

Bazy danych Nosql: kiedy ich używać, a kiedy ich unikać

Z drugiej strony baza danych NoSQL może być lepszym wyborem dla organizacji, które muszą przechowywać duże ilości nieustrukturyzowanych danych lub mają mniej ustrukturyzowanych danych. Obsługa transakcji nie jest obsługiwana przez bazę danych NoSQL, w przeciwieństwie do tradycyjnej bazy danych. Może to nie być najlepszy wybór dla systemów, które wymagają przechowywania dużej ilości danych i szukają spójnej metody ich przechowywania i zarządzania.

Bazy danych Nosql

Bazy danych Nosql to bazy danych, które nie wykorzystują tradycyjnej struktury bazy danych SQL. Zamiast tego używają bardziej elastycznej struktury, którą można łatwiej skalować w celu zaspokojenia potrzeb nowoczesnych aplikacji.

Dane w bazie danych NoSQL są przechowywane w dokumentach, a nie w tabelach. Zostały zaprojektowane tak, aby były elastyczne, skalowalne i zdolne do reagowania na współczesne potrzeby biznesowe w ciągu kilku minut. Bazy danych dokumentów, magazyny klucz-wartość, bazy danych z szerokimi kolumnami i bazy danych wykresów to tylko niektóre z dostępnych typów baz danych NoSQL. Organizacje z listy Global 2000 szybko wdrażają bazy danych NoSQL do zasilania swoich aplikacji o znaczeniu krytycznym. Pięć wymienionych powyżej trendów należy do najtrudniejszych wyzwań technicznych napotykanych przez większość relacyjnych baz danych. Ze względu na stały model danych relacyjnych baz danych stanowią one główną barierę w zwinnym rozwoju. NoSQL definiuje model aplikacji jako podzbiór modelu danych.

Modelowanie danych za pomocą NoSQL nie jest statyczne. De facto formatem przechowywania danych w bazie danych zorientowanej na dokumenty jest JSON. Ponadto eliminuje to stosowanie frameworków ORM i usprawnia tworzenie aplikacji. Nowo wprowadzony język zapytań N1QL (wymawiane nikiel) jest potężnym rozszerzeniem SQL i JSON dla Couchbase Server 4.0. Produkt nie tylko obsługuje standardowe instrukcje SELECT / FROM / WHERE, ale także obsługuje agregację (GROUP BY), sortowanie (SORT BY), łączenie (LEFT OUTER / INNER) i wiele innych. Bazy danych NoSQL wyróżniają się wysokim poziomem wydajności operacyjnej oraz skalowalną architekturą. Dostępność usług stała się problemem, ponieważ coraz więcej klientów wchodzi w interakcje z firmami online za pośrednictwem aplikacji internetowych i mobilnych.

Bazy danych NoSQL można łatwo wdrażać i konfigurować. Zostały specjalnie zaprojektowane do czytania, pisania i przechowywania. Działają na szeroką skalę, obejmując zarządzanie i monitorowanie klastrów o różnej wielkości. Baza danych NoSQL jest rozproszona w wielu centrach danych i może być replikowana bez potrzeby stosowania oddzielnego oprogramowania. Można go również użyć do umożliwienia natychmiastowego odzyskiwania danych po awarii za pośrednictwem routerów sprzętowych, eliminując potrzebę oczekiwania przez aplikację na wykrycie problemu przez bazę danych i przeprowadzenie własnego odzyskiwania. Wraz z rozwojem baz danych NoSQL można tworzyć aplikacje internetowe, mobilne i IoT działające na wielu platformach.

Bazy danych NoSQL są korzystne ze względu na ich skalowalność, replikację i elastyczność. Pomimo wysokiej wydajności są w stanie obsłużyć dużą ilość danych bez utraty wydajności. Ponadto idealnie nadają się do aplikacji, które muszą przechowywać tekst, obrazy i dane strukturalne w różnych formatach.

Zalety baz danych Nosql

Bazy danych NoSQL mają kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi relacyjnymi bazami danych, w tym wyższą wydajność i większą elastyczność. Możliwe jest przechowywanie danych, które trudno zmieścić w modelu relacyjnym, takich jak strumieniowanie wideo czy posty w mediach społecznościowych. Są również bardziej wydajne, jeśli chodzi o zapytania o dane, ponieważ nie wymagają tego samego poziomu schematów i mapowania danych, co relacyjne bazy danych.

Kwaśne transakcje

Jeśli chodzi o określenie cech transakcji, akronim ACID jest zdefiniowany przez cztery kluczowe właściwości: niepodzielność, spójność, izolację i trwałość. Transakcję w bazie danych można zdefiniować jako transakcję z tymi cechami ACID, a system transakcyjny można zdefiniować jako transakcję z tymi charakterystykami ACID zastosowanymi do przechowywania danych.

Zestaw właściwości znany jako ACID (niepodzielność, spójność, izolacja i trwałość) jest ważnym składnikiem transakcji bazodanowych , ponieważ jest to zestaw właściwości, który należy zachować nawet w przypadku błędów, awarii zasilania itp. Transakcje są istotnym elementem zmian w bazie danych. Podczas tworzenia aplikacji rozproszonych kluczowe znaczenie ma zrozumienie transakcji ACID. DBMS stosuje dwa podejścia do atomowości. Przed zastosowaniem jakichkolwiek zmian na serwerze zapisywany jest plik dziennika. Natomiast drugie podejście zakłada, że ​​baza danych jest podzielona na bloki o stałej długości zwane stronami. W trakcie transakcji obecne są dwie kopie strony – strona bieżąca i strona cienia.

Transakcje są wykonywane w kolejności seryjnej we właściwości izolacji, aby uniknąć ryzyka wystąpienia niespójnych stanów. Klienci są oszukiwani przez systemy DBMS poprzez złudzenie, że transakcje są wykonywane w sposób ciągły, co pozwala im wnioskować o stanie na koniec transakcji. Klientom może być łatwiej czekać na transakcje o długim czasie trwania, ponieważ niektóre mogą zająć dużo czasu. DBMS pozwala transakcjom na przeplatanie się tylko wtedy, gdy seria transakcji jest wykonywana w tym samym czasie, co skutkuje harmonogramami tworzonymi przez transakcję. Operacja na tym samym elemencie danych jest wykonywana przez wiele transakcji, z których jedną jest operacja zapisu. Sekcja atomowości opisuje niektóre z bardziej powszechnych podejść do osiągania atomowości i trwałości.

Znaczenie zgodności z kwasami

Aby transakcje bazodanowe działały płynnie i niezawodnie, muszą zawsze kończyć się powodzeniem lub niepowodzeniem w przewidywalny i niezawodny sposób. ACID to termin używany do opisania czterech podstawowych i najważniejszych właściwości transakcji: atomowości, spójności, izolacji i trwałości. Transakcje spełniające te wymagania są uważane za zgodne z ACID.