分布式数据库中的ACID事务确保了跨多个节点或系统的可靠数据操作。ACID代表原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)。在分布式设置中,这些属性解决了诸如网络故障、节点崩溃或并发访问等挑战。原子性保证事务要么完全完成,要么完全不执行——没有部分更新。例如,在不同区域的账户之间转账,必须同时更新两个账户,或者都不更新。一致性确保数据库在事务之前和之后都保持在有效状态,遵循预定义的规则,如外键或唯一性约束。隔离性防止事务相互干扰,即使并发执行也是如此。持久性确保已提交的更改在系统故障后仍然存在,通常通过复制或持久存储来实现。
一个实际例子是处理全球库存和订单的电子商务系统。假设欧洲的用户购买了亚洲仓库的商品。该事务必须扣除亚洲的库存、从用户的欧洲账户扣款并记录订单。原子性确保所有三个步骤要么都成功,要么在一个步骤失败时(例如,支付被拒绝)全部回滚。一致性通过在提交前验证库存水平来防止超卖。隔离性阻止其他用户看到中间状态(如已预留但未支付的商品)。持久性将最终状态复制到多个服务器以应对区域性中断。没有ACID,部分更新可能会损坏数据——例如,在没有预留库存的情况下向用户收费。
在分布式数据库中实现ACID会带来权衡。传统的做法,如两阶段提交(2PC),协调节点但会增加延迟。像 Google Spanner 或 CockroachDB 这样的现代系统采用混合方法,结合原子钟(用于全局时间戳)和数据分区,以平衡一致性和性能。例如,Spanner 的 TrueTime API 同步节点,无需过度锁定即可实现严格隔离。然而,开发者仍然需要权衡成本:严格的ACID可能会限制可伸缩性,而宽松的模型(如最终一致性)则牺牲了保证。选择正确的隔离级别(例如,可序列化 vs. 读已提交)和复制策略(同步 vs. 异步)对于优化分布式事务至关重要。