关系数据库通过 ACID 特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）、并发控制机制和可伸缩性优化来处理大规模事务。这些系统通过平衡严格的数据完整性与性能，确保在高负载下也能可靠地处理事务。让我们将其分解为三个关键领域。
首先，ACID 特性是基础。原子性保证事务要么完全完成，要么完全回滚，通过事务日志跟踪变更。例如，如果一个银行转账在中途失败，数据库会将两个账户都恢复到原始状态。一致性强制执行外键和数据类型等规则，拒绝无效条目。隔离性防止并发事务之间的冲突——比如确保两个用户更新同一库存计数时不会相互覆盖。持久性确保提交的数据在崩溃后也能幸存，通常通过预写日志（WAL）实现，即在将变更标记为完成之前，先将其写入磁盘。PostgreSQL 的 WAL 就是这种方法的经典例子。
其次，并发控制管理同时进行的操作。关系数据库使用多版本并发控制 (MVCC) 或锁定。MVCC，由 PostgreSQL 和 Oracle 使用，允许读取操作访问数据快照而无需阻塞写入，从而提高吞吐量。例如，报告查询可以在一致的快照上运行，同时其他地方进行更新。隔离级别（例如，读已提交 Read Committed、可序列化 Serializable）允许开发人员权衡严格性与性能。较低的隔离级别减少锁定开销，但增加了幻读等风险。SQL Server 的“快照隔离”是一个实用的折中方案，可在冲突最少的情况下实现高并发。
第三，可伸缩性技术解决数据量问题。分区 (Partitioning) 将大表分割（例如，按时间范围划分时序数据），以加快查询速度并管理存储。读副本 (Read replicas) 将查询流量从主数据库分载，适用于报告工作负载。批处理（例如，在 MySQL 中使用 LOAD DATA INFILE 进行批量插入）最小化事务开销。虽然分片 (Sharding) 将数据分布到不同服务器上，但这会使跨分片事务变得复杂，通常需要应用层协调。连接池（例如，PostgreSQL 的 pgBouncer）等工具也有助于高效管理数千个并发连接。这些策略使关系数据库在保持事务优势的同时实现扩展。