ความแตกต่างระหว่างฐานข้อมูล ACID และ BASE คืออะไร
ACID และ BASE เป็นรูปแบบธุรกรรมฐานข้อมูลที่กำหนดวิธีที่ฐานข้อมูลจัดระเบียบและจัดการข้อมูล ในบริบทของฐานข้อมูล ธุรกรรมคือการดำเนินการที่ฐานข้อมูลพิจารณาว่าเป็นงานหน่วยเดียว ธุรกรรมจะต้องเสร็จสมบูรณ์เพื่อให้ฐานข้อมูลมีความสอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณโอนเงินจากบัญชีธนาคารหนึ่งไปยังอีกบัญชีหนึ่ง เงินจำนวนดังกล่าวจะต้องออกจากบัญชีของคุณและจะต้องเพิ่มเข้าไปยังบัญชีของบุคคลที่สาม คุณไม่สามารถเรียกธุรกรรมนั่นว่าเสร็จสมบูรณ์ได้ หากขั้นตอนทั้งสองที่กล่าวมานั้นไม่ได้เกิดขึ้น
ฐานข้อมูล ACID มีความสำคัญกับความสอดคล้องมากกว่าความพร้อมใช้งาน ธุรกรรมทั้งหมดจะล้มเหลวหากมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นในขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งภายในธุรกรรม ในทางตรงกันข้าม ฐานข้อมูล BASE จะจัดลำดับความสำคัญของความพร้อมใช้งานมากกว่าความสม่ำเสมอ แทนที่จะทำธุรกรรมล้มเหลว ผู้ใช้สามารถเข้าถึงข้อมูลที่ไม่สอดคล้องกันชั่วคราวได้ สามารถเกิดความสอดคล้องกันของข้อมูลได้ แต่ไม่ใช่ในทันที
เหตุใด ACID และ BASE จึงมีความสำคัญ
ฐานข้อมูลสมัยใหม่เป็นที่เก็บข้อมูลแบบกระจายที่จำลองข้อมูลผ่านหลายโหนดที่เชื่อมต่อกันด้วยเครือข่าย โดยอนุญาตให้ผู้ใช้ดำเนินการจัดการข้อมูลหลายอย่าง เช่น การอ่านและเขียนในธุรกรรมเดียว ผู้ใช้คาดหวังว่าข้อมูลจะยังคงสอดคล้องกันในทุกโหนดเมื่อสิ้นสุดธุรกรรม อย่างไรก็ตาม ในวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี ทฤษฎีบทของบริวเออร์ (หรือที่เรียกว่าทฤษฎีบท CAP) ระบุว่าที่เก็บข้อมูลแบบกระจายใดๆ สามารถให้การรับประกันได้เพียงสองในสามประการต่อไปนี้:
- ความสอดคล้อง: การดำเนินการอ่านทุกครั้งจะได้รับข้อมูลหรือข้อผิดพลาดที่อัปเดตล่าสุด
- ความพร้อมใช้งาน: ทุกคำขอฐานข้อมูลได้รับการตอบกลับที่ประสบความสำเร็จ โดยไม่รับประกันว่าจะมีข้อมูลที่อัปเดตล่าสุด
- ความทนทานต่อพาร์ติชัน: ระบบยังคงทำงานต่อไปแม้ว่าข้อความจะตกหรือล่าช้าระหว่างโหนดแบบกระจายก็ตาม
ตัวอย่างเช่น หากลูกค้าเพิ่มสินค้าลงในรถเข็นบนเว็บไซต์อีคอมเมิร์ซ ลูกค้ารายอื่นๆ ทั้งหมดควรเห็นระดับสต็อกของผลิตภัณฑ์ดังกล่าวลดลง หากลูกค้าเพิ่มสินค้าชิ้นสุดท้ายลงในรถเข็น ผู้ใช้รายอื่นทั้งหมดควรเห็นว่าสินค้าหมด ในกรณีที่การดำเนินการใดๆ ล้มเหลวภายในธุรกรรม ผู้ออกแบบฐานข้อมูลจะต้องตัดสินใจเลือก ฐานข้อมูลสามารถทำสิ่งใดสิ่งหนึ่งต่อไปนี้:
- ยกเลิกธุรกรรมและส่งคืนข้อผิดพลาด ทำให้ความพร้อมใช้งานลดลงแต่รับประกันความสอดคล้อง ลูกค้าไม่สามารถเพิ่มสินค้าลงในรถเข็นได้ หรือลูกค้ารายอื่นไม่สามารถโหลดรายละเอียดสำหรับผลิตภัณฑ์ทั้งหมดได้จนกว่าการเพิ่มสินค้าลงในรถเข็นจะสำเร็จ
- ดำเนินการต่อไปและจัดให้มีความพร้อมใช้งาน แต่มีความเสี่ยงที่ไม่สอดคล้องกัน ลูกค้าเพิ่มสินค้าลงในรถเข็น แต่ลูกค้ารายอื่นมองเห็นว่าระดับสต็อกไม่ถูกต้อง อย่างน้อยก็ชั่วคราว
ในบางกรณีการใช้งาน ความสอดคล้องถือเป็นสิ่งสำคัญและแนะนำให้ใช้ฐานข้อมูล ACID อย่างไรก็ตาม ยังมีกรณีการใช้งานอื่นๆ ที่ความสอดคล้องไม่ใช่สิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณยอมรับคำขอเป็นเพื่อนบนโซเชียลมีเดีย การที่ผู้ใช้รายอื่นจะเห็นจำนวนเพื่อนที่ไม่ถูกต้องบนโปรไฟล์โซเชียลมีเดียของคุณชั่วคราวหรือไม่นั้นไม่ใช่สิ่งสำคัญ อย่างไรก็ตาม คุณคงไม่อยากสูญเสียการเข้าถึงฟีดโซเชียลมีเดียของคุณในขณะที่มีการจัดเรียงข้อมูล ในสถานการณ์ดังกล่าว BASE จึงเป็นสิ่งสำคัญ
หลักการสำคัญ: ACID เทียบกับ BASE
ACID และ BASE เป็นตัวย่อสำหรับคุณสมบัติของฐานข้อมูลที่แตกต่างกันซึ่งแสดงถึงพฤติกรรมของฐานข้อมูลในระหว่างการประมวลผลธุรกรรมออนไลน์
ACID
ACID ย่อมาจาก Atomicity (การรับประกันความถูกต้องของฐานข้อมูล) Consistency (ความสอดคล้อง) Isolation (การแยกแยะ) และ Durablility (ความทนทาน)
การรับประกันความถูกต้องของฐานข้อมูล
การรับประกันความถูกต้องของฐานข้อมูลช่วยให้มั่นใจว่าขั้นตอนทั้งหมดในธุรกรรมฐานข้อมูลเดียวจะเสร็จสมบูรณ์หรือเปลี่ยนกลับไปสู่สถานะดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น ในระบบการจอง ทั้งงาน—การจองที่นั่งและการอัปเดตรายละเอียดลูกค้า—จะต้องทำให้เสร็จสิ้นในธุรกรรมเดียว คุณไม่สามารถจองที่นั่งสำหรับโปรไฟล์ลูกค้าที่ไม่สมบูรณ์ได้ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลหากส่วนใดส่วนหนึ่งของธุรกรรมล้มเหลว
ความสอดคล้อง
ความสอดคล้องช่วยรับประกันได้ว่าข้อมูลจะเป็นไปตามข้อจำกัดด้านความสมบูรณ์และกฎเกณฑ์ทางธุรกิจที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แม้ว่าผู้ใช้หลายคนจะดำเนินการที่คล้ายกันพร้อมกัน แต่ข้อมูลก็ยังคงมีความสอดคล้องกันสำหรับทุกคน ตัวอย่างเช่น ความสอดคล้องช่วยให้มั่นใจได้ว่าเมื่อโอนเงินจากบัญชีหนึ่งไปยังอีกบัญชีหนึ่ง ยอดรวมก่อนและหลังการทำธุรกรรมจะยังคงเท่าเดิม หากบัญชี A มีเงิน 200 USD และบัญชี B มีเงิน 400 USD ยอดคงเหลือทั้งหมดจะเท่ากับ 600 USD หลังจากที่ A โอนเงิน 100 USD ไปยัง B แล้ว A จะมีเงิน 100 USD และ B มี 500 USD ยอดคงเหลือทั้งหมดยังคงอยู่ที่ 600 USD
การแยกแยะ
การแยกแยะช่วยให้มั่นใจว่าธุรกรรมใหม่ซึ่งเข้าถึงบันทึกเฉพาะ จะรอจนกว่าธุรกรรมก่อนหน้าจะเสร็จสิ้นก่อนที่จะเริ่มดำเนินการ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าธุรกรรมที่เกิดขึ้นพร้อมกันจะไม่รบกวนซึ่งกันและกัน โดยคงไว้ซึ่งการแสร้งว่ากำลังดำเนินการตามลำดับ อีกตัวอย่างหนึ่งคือระบบการจัดการสินค้าคงคลังที่มีผู้ใช้หลายราย หากผู้ใช้รายหนึ่งอัปเดตปริมาณของผลิตภัณฑ์ ผู้ใช้รายอื่นที่เข้าถึงข้อมูลผลิตภัณฑ์เดียวกันจะเห็นมุมมองข้อมูลที่สอดคล้องกันและแยกออกจากกัน โดยไม่ได้รับผลกระทบจากการอัปเดตที่กำลังดำเนินอยู่จนกว่าจะมีการดำเนินการ
ความทนทาน
ความทนทานช่วยให้มั่นใจได้ว่าฐานข้อมูลจะรักษาบันทึกที่มุ่งมั่นทั้งหมด แม้ว่าระบบจะประสบกับความล้มเหลวก็ตาม โดยรับประกันว่าเมื่อมีการทำธุรกรรม ACID การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดจะเป็นแบบถาวรและไม่ได้รับผลกระทบจากความล้มเหลวของระบบที่ตามมา ตัวอย่างเช่น ในแอปพลิเคชันการรับส่งข้อความ เมื่อผู้ใช้ส่งข้อความและได้รับการยืนยันว่าจัดส่งสำเร็จ คุณสมบัติความทนทานจะทำให้แน่ใจได้ว่าข้อความจะไม่สูญหาย สิ่งนี้ยังคงเป็นจริงแม้ว่าแอปพลิเคชันหรือเซิร์ฟเวอร์จะพบความล้มเหลวก็ตาม
พื้นฐาน
BASE ย่อมาจาก Basically available (พร้อมใช้งานโดยทั่วไป) Soft state (ซอฟท์สเตท) และ Eventually consistent (สอดคล้องกันในที่สุด) ตัวย่อนี้เน้นให้เห็นว่า BASE ตรงกันข้ามกับ ACID เช่นเดียวกับสารเคมี
พร้อมใช้งานโดยทั่วไป
พร้อมใช้งานโดยทั่วไป คือการเข้าถึงฐานข้อมูลโดยผู้ใช้พร้อมกันตลอดเวลา ผู้ใช้รายหนึ่งไม่จำเป็นต้องรอให้ผู้อื่นทำธุรกรรมให้เสร็จสิ้นก่อนที่จะอัปเดตบันทึก ตัวอย่างเช่น ในช่วงที่มีการเข้าชมแพลตฟอร์มอีคอมเมิร์ซเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ระบบอาจจัดลำดับความสำคัญของการแสดงรายการผลิตภัณฑ์และการรับคำสั่งซื้อ แม้ว่าจะมีความล่าช้าเล็กน้อยในการอัปเดตปริมาณสินค้าคงคลัง ผู้ใช้ยังคงสามารถตรวจสอบสินค้าต่อไป
ซอฟท์สเตท
ซอฟท์สเตท หมายถึงแนวคิดที่ว่าข้อมูลสามารถมีสถานะชั่วคราวที่อาจเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา แม้ว่าจะไม่มีทริกเกอร์หรืออินพุตจากภายนอกก็ตาม โดยจะอธิบายสถานะการเปลี่ยนผ่านของบันทึกเมื่อหลายแอปพลิเคชันอัปเดตพร้อมกัน สุดท้ายแล้วค่าของบันทึกจะได้รับการสรุปหลังจากธุรกรรมทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์เท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากผู้ใช้แก้ไขโพสต์บนโซเชียลมีเดีย ผู้ใช้รายอื่นอาจไม่สามารถมองเห็นการเปลี่ยนแปลงได้ทันที อย่างไรก็ตาม โพสต์นั้นจะอัปเดตด้วยตัวเองในภายหลัง (ซึ่งสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงเก่า) แม้ว่าจะไม่มีผู้ใช้คนใดเรียกใช้ก็ตาม
สอดคล้องกันในที่สุด
สอดคล้องกันในที่สุด หมายความว่าบันทึกจะมีความสอดคล้องกันเมื่อการอัปเดตพร้อมกันทั้งหมดเสร็จสิ้น ณ จุดนี้ แอปพลิเคชันที่สอบถามบันทึกจะเห็นค่าเดียวกัน ตัวอย่างเช่น พิจารณาระบบแก้ไขเอกสารแบบกระจายที่ผู้ใช้หลายคนสามารถแก้ไขเอกสารพร้อมกันได้ หากผู้ใช้ A และผู้ใช้ B แก้ไขส่วนเดียวกันของเอกสารพร้อมกัน สำเนาในเครื่องอาจแตกต่างกันชั่วคราวจนกว่าการเปลี่ยนแปลงจะถูกเผยแพร่และซิงโครไนซ์ อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ระบบจะรับประกันความสอดคล้องในที่สุดโดยการแพร่กระจายและรวมการเปลี่ยนแปลงที่ทำโดยผู้ใช้รายอื่น
ความแตกต่างที่สำคัญ: ACID เทียบกับ BASE
มีข้อเสียบางอย่างเมื่อเลือกระหว่างโมเดลธุรกรรมฐานข้อมูล ACID และ BASE
ขนาด
เป็นการยากที่จะปรับขนาดโมเดลธุรกรรมฐานข้อมูล ACID เนื่องจากฐานข้อมูลนี้เน้นที่ความสม่ำเสมอ อนุญาตให้มีธุรกรรมเดียวเท่านั้นสำหรับบันทึกใดๆ ในเวลาใดก็ได้ ซึ่งทำให้การปรับขนาดแนวนอนมีความท้าทายมากขึ้น
หรือคุณสามารถปรับขนาดโมเดลฐานข้อมูล BASE ในแนวนอนได้ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องรักษาความสอดคล้องที่เข้มงวด การเพิ่มหลายโหนดทั่วทั้งคลัสเตอร์ฐานข้อมูลทำให้โมเดล BASE ปรับปรุงความพร้อมใช้งานของข้อมูล ซึ่งเป็นหลักการขับเคลื่อนสถาปัตยกรรมฐานข้อมูล
ความยืดหยุ่น
ฐานข้อมูล ACID มีความยืดหยุ่นน้อยกว่าเมื่อจัดการข้อมูล โดยจะต้องรับประกันความสอดคล้องทันที ฐานข้อมูล ACID อาจจำกัดการเข้าถึงแอปพลิเคชันบางอย่างหากประสบปัญหาเครือข่ายหรือไฟฟ้าดับ ในทำนองเดียวกัน แอปพลิเคชันต้องรอจนกว่าจะถึงคราวอัปเดตข้อมูล หากโมดูลซอฟต์แวร์อื่นกำลังประมวลผลบันทึกเฉพาะ ในทางกลับกัน ฐานข้อมูล BASE นั้นมีความยืดหยุ่นกว่า แทนที่จะกำหนดข้อจำกัดที่เข้มงวด BASE อนุญาตให้แอปพลิเคชันแก้ไขบันทึกเมื่อพร้อมใช้งาน
ประสิทธิภาพ
ฐานข้อมูล ACID อาจประสบปัญหาด้านประสิทธิภาพเมื่อจัดการข้อมูลปริมาณมากหรือคำขอประมวลผลพร้อมกัน เนื่องจากข้อมูลได้รับการประมวลผลตามลำดับที่เข้มงวด ค่าใช้จ่ายในแต่ละธุรกรรมทำให้เกิดความล่าช้าซึ่งส่งผลต่อแอปพลิเคชันทั้งหมดที่เข้าถึงบันทึก
ในทางตรงกันข้าม แอปพลิเคชันที่เข้าถึงฐานข้อมูล BASE สามารถประมวลผลบันทึกได้ตลอดเวลา ซึ่งจะช่วยลดเวลารอที่มากเกินไปและปรับปรุงอัตราการโอนถ่ายข้อมูลของฐานข้อมูล
การซิงโครไนซ์
ฐานข้อมูล ACID ต้องการกลไกการซิงโครไนซ์เพื่อยอมรับการเปลี่ยนแปลงจากธุรกรรมและสะท้อนให้เห็นในบันทึกที่เกี่ยวข้องทั้งหมด ในขณะเดียวกันก็ต้องล็อกบันทึกเฉพาะจากบุคคลอื่นจนกว่าการทำธุรกรรมจะเสร็จสมบูรณ์หรือถูกละทิ้ง ในขณะเดียวกัน ฐานข้อมูล BASE จะทำงานโดยไม่ล็อกบันทึก และซิงโครไนซ์ข้อมูลเหล่านั้นในที่สุดโดยไม่มีการรับประกันเวลา เมื่อทำงานกับฐานข้อมูล BASE นักพัฒนาทราบว่าอาจมีความไม่สอดคล้องกันเมื่อประมวลผลบันทึกบางอย่าง และใช้มาตรการป้องกันที่จำเป็นในแอปพลิเคชัน
เมื่อใดที่ควรใช้: ACID เทียบกับ BASE
แม้จะมีความแตกต่างกัน แต่ทั้งระบบฐานข้อมูล ACID และ BASE ก็มีความเกี่ยวข้องในการใช้งานที่แตกต่างกัน ACID เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานระดับองค์กรที่ต้องการความสอดคล้องกันของข้อมูล ความเสถียร และความสามารถในการคาดการณ์ได้ ตัวอย่างเช่น ธนาคารใช้ฐานข้อมูล ACID เพื่อจัดเก็บธุรกรรมของลูกค้า เนื่องจากความสมบูรณ์ของข้อมูลเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ในขณะเดียวกัน ฐานข้อมูล BASE ก็เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการประมวลผลเชิงวิเคราะห์แบบออนไลน์สำหรับข้อมูลที่มีโครงสร้างน้อยและมีปริมาณมาก ตัวอย่างเช่น เว็บไซต์อีคอมเมิร์ซใช้ฐานข้อมูล BASE เพื่ออัปเดตราคาสินค้าซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง ในกรณีนี้ ความถูกต้องของการกำหนดราคามีความสำคัญน้อยกว่าการอนุญาตให้ลูกค้าทุกคนเข้าถึงราคาผลิตภัณฑ์แบบเรียลไทม์
ฐานข้อมูลสามารถเป็นทั้ง ACID และ BASE ได้หรือไม่
ตามทฤษฎีบท CAP ฐานข้อมูลสามารถตอบสนองสองในสามการรับประกันความสอดคล้อง ความพร้อมใช้งาน และความทนทานต่อพาร์ติชัน ทั้งโมเดลฐานข้อมูล ACID และ BASE จะให้ความทนทานต่อพาร์ติชัน ซึ่งหมายความว่าทั้งสองโมเดลจะไม่สอดคล้องกันสูงและพร้อมใช้งานตลอดเวลา ดังนั้นฐานข้อมูลจึงเอียงไปทาง ACID หรือ BASE แต่ไม่สามารถเป็นทั้งสองอย่างได้ ตัวอย่างเช่น ฐานข้อมูล SQL มีโครงสร้างเหนือโมเดล ACID ในขณะที่ฐานข้อมูล NoSQL ใช้สถาปัตยกรรม BASE อย่างไรก็ตาม ฐานข้อมูล NoSQL บางฐานข้อมูลอาจแสดงลักษณะ ACID บางอย่าง แต่ไม่สามารถทำงานเป็นฐานข้อมูลที่สอดคล้องกับ ACID ได้
สรุปความแตกต่าง: เปรียบเทียบ ACID กับ BASE
| ACID |
พื้นฐาน |
|
| ขนาด |
ปรับขนาดในแนวตั้ง |
ปรับขนาดในแนวนอน |
| ความยืดหยุ่น |
ยืดหยุ่นน้อยลง บล็อกบันทึกเฉพาะจากแอปพลิเคชันอื่นขณะประมวลผล |
ยืดหยุ่นขึ้น อนุญาตให้หลายแอปพลิเคชันอัปเดตบันทึกเดียวกันพร้อมกัน |
| ประสิทธิภาพ |
ประสิทธิภาพลดลงเมื่อประมวลผลข้อมูลปริมาณมาก |
สามารถจัดการข้อมูลขนาดใหญ่ที่ไม่มีโครงสร้างด้วยอัตราการโอนถ่ายข้อมูลสทีู่ง |
| การซิงโครไนซ์ |
ใช่ เพิ่มความล่าช้าขณะซิงโครไนซ์ |
ไม่มีการซิงโครไนซ์ในระดับฐานข้อมูล |
AWS สามารถรองรับข้อกำหนดสำหรับฐานข้อมูล ACID และ BASE ของคุณได้อย่างไร
ฐานข้อมูล AWS Cloud ให้บริการฐานข้อมูล ACID และ BASE ที่หลากหลายสำหรับกรณีการใช้งานข้อมูลทุกประเภท องค์กรต่างๆ ปรับใช้ฐานข้อมูลของตนบน AWS เพื่อประหยัดเวลาในการจัดเตรียม ปรับขนาด และจัดการโครงสร้างพื้นฐานพื้นที่เก็บข้อมูล ตัวอย่างเช่น
- Amazon DynamoDB เป็นบริการฐานข้อมูล BASE ที่รวดเร็วที่ช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลในระดับมิลลิวินาทีสำหรับแอปพลิเคชันระบบคลาวด์
- Amazon MemoryDB เป็นอีกหนึ่งฐานข้อมูล BASE ที่ช่วยให้นักพัฒนาสามารถปรับใช้ฐานข้อมูล Redis ที่ทนทานและพร้อมใช้งานสูงสำหรับแอปพลิเคชันบนเว็บและมือถือ
- AWS RedShift เป็นคลังข้อมูลบนคลาวด์ ACID ที่ช่วยให้คุณสามารถเรียกใช้แบบสอบถามเชิงวิเคราะห์ SQL ที่ซับซ้อนสำหรับกรณีการใช้งานระบบธุรกิจอัจฉริยะ
เริ่มต้นใช้งานฐานข้อมูล ACID และ BASE ด้วยการสร้างบัญชีวันนี้
