ACID ve BASE veri tabanı arasındaki fark nedir?
ACID ve BASE, bir veri tabanının verileri nasıl düzenlediğini ve manipüle ettiğini belirleyen veri tabanı işlem modelleridir. Veri tabanları bağlamında işlem, veri tabanının tek bir iş birimi olarak değerlendirdiği herhangi bir işlemdir. Veri tabanının tutarlı kalması için bir işlemin tam olarak tamamlanması gerekir. Örneğin, bir banka hesabından diğerine para aktardığınızda para hesabınızdan ayrılmalı ve üçüncü tarafın hesabına eklenmelidir. Her iki adım da gerçekleşmeden işlemin tamamlandığını söyleyemezsiniz.
ACID veri tabanları, erişilebilirlik yerine tutarlılığa öncelik verir; işlemin herhangi bir adımında bir hata oluşursa tüm işlem başarısız olur. Buna karşılık, BASE veri tabanları tutarlılık yerine erişilebilirliğe öncelik verir. İşlemde başarısız olmak yerine, kullanıcılar tutarsız verilere geçici olarak erişebilir. Veri tutarlılığı sağlansa da hemen elde edilmez.
ACID ve BASE neden önemlidir?
Modern veri tabanları, bir ağ tarafından bağlanan birden çok düğümde verileri çoğaltan, dağıtılmış veri depolarıdır. Kullanıcıların tek bir işlemde okuma ve yazma gibi birden fazla veri manipülasyonu gerçekleştirmesine izin verir. Kullanıcılar, işlemin sonunda verilerin tüm düğümlerde tutarlı olmasını bekler. Bununla birlikte teorik bilgisayar biliminde, Brewer's theorem (CAP teoremi olarak da bilinir), herhangi bir dağıtılmış veri deposunun aşağıdaki üç garantiden yalnızca ikisini sağlayabileceğini belirtir:
- Tutarlılık: Her okuma işlemi en son güncellenen verileri veya bir hata alır.
- Kullanılabilirlik: Her veri tabanı isteği, en son güncellenen verileri içerdiğini garanti etmeden başarılı bir yanıt alır.
- Bölüm toleransı: Sistem dağıtılmış düğümler arasında düşen veya gecikmiş mesajlara rağmen çalışmaya devam eder.
Örneğin, bir müşteri bir e-ticaret web sitesinde sepete bir ürün eklerse diğer tüm müşteriler ürünün düşüşünün stok seviyelerini görmelidir. Müşteri son ürünü sepete eklerse diğer tüm kullanıcılar ürünü stokta yok olarak görmelidir. Bir işlem içinde herhangi bir işlem başarısız olursa veri tabanı tasarımcıları bir seçim yapmalıdır. Veri tabanı aşağıdakilerden birini yapabilir:
- İşlemi iptal edip kullanılabilirliği azaltan ancak tutarlılığı sağlayarak bir hata verir. Müşteri ürünü sepetine ekleyemez veya diğer müşteriler sepete ekleme başarılı olana kadar tüm ürünlerin ayrıntılarını yükleyemez.
- Operasyona devam edilir ve böylece kullanılabilirlik sağlanır ancak tutarsızlık riski yaşanır. Müşteri sepete bir ürün ekler ancak diğer müşteriler en azından geçici olarak yanlış stok seviyeleri görüntüler.
Bazı kullanım durumlarında tutarlılık kritiktir ve ACID veri tabanları tercih edilir. Bununla birlikte, kritik olmadığı başka kullanım durumları da vardır. Örneğin, sosyal medyada bir arkadaşlık isteğini kabul ettiğinizde diğer kullanıcıların sosyal medya profilinizde geçici olarak yanlış sayıda arkadaş görmesi önemli değildir. Ancak veriler sıralanırken sosyal medya akışınıza erişiminizi kaybetmek istemezsiniz. Bu tür senaryolarda BASE önemli hale gelir.
Temel ilkeler: ACID ile BASE karşılaştırması
ACID ve BASE, veri tabanının çevrimiçi işlem gerçekleştirirken nasıl davrandığını temsil eden farklı veri tabanı özelliklerinin kısaltmalarıdır.
ACID
ACID bölünmezlik, tutarlılık, yalıtım ve dayanıklılık anlamına gelir.
Bölünmezlik
Bölünmezlik, tek bir veri tabanı işlemindeki tüm adımların tamamen tamamlanmasını veya orijinal durumlarına geri dönmesini sağlar. Örneğin, bir rezervasyon sisteminde her iki görev (koltuk rezervasyonu yapma ve müşteri ayrıntılarını güncelleme) tek bir işlemde tamamlanmalıdır. Eksik bir müşteri profili için yer ayırtamazsınız. İşlemin herhangi bir kısmı başarısız olursa verilerde herhangi bir değişiklik yapılmaz.
Tutarlılık
Tutarlılık, verilerin önceden tanımlanmış bütünlük kısıtlamalarını ve iş kurallarını karşıladığını garanti eder. Birden fazla kullanıcı aynı anda benzer işlemleri gerçekleştirse bile, veriler herkes için tutarlı kalır. Örneğin tutarlılık, bir hesaptan diğerine para aktarırken işlemden önceki ve sonraki toplam bakiyenin aynı kalmasını sağlar. A Hesabında 200 USD, B Hesabında 400 USD varsa, toplam bakiye 600 USD olur. A, B'ye 100 USD aktardıktan sonra A'nın 100 USD, B'nin ise 500 USD'si olur. Toplam bakiye hala 600 USD'dır.
Yalıtım
Yalıtım, belirli bir kayda erişen yeni bir işlemin, işleme başlamadan önceki işlemin bitmesini beklemesini sağlar. Eş zamanlı işlemlerin birbirlerine müdahale etmemesini sağlayarak seri şekilde yürüttükleri yanılsamasını korur. Başka bir örnek ise çok kullanıcılı bir envanter yönetim sistemidir. Bir kullanıcı bir ürünün miktarını güncellerse aynı ürün bilgilerine erişen başka bir kullanıcı, verilerin tutarlı ve izole bir görünümünü görür ve bu veriler onaylanana kadar devam eden güncellemeden etkilenmez.
Dayanıklılık
Dayanıklılık, sistem arızayla karşılaşsa bile veri tabanının tüm taahhüt edilen kayıtları tutmasını sağlar. ACID işlemleri gerçekleştirildiğinde tüm değişikliklerin kalıcı olduğunu ve sonraki sistem arızalarından etkilenmediğini garanti eder. Örneğin, bir mesajlaşma uygulamasında bir kullanıcı bir mesaj gönderdiğinde ve mesajın başarıyla teslim edildiğine dair onay aldığında dayanıklılık özelliği mesajın asla kaybolmamasını sağlar. Uygulama veya sunucu bir arızayla karşılaşsa bile bu doğru kalır.
BASE
BASE temel olarak mevcut, yumuşak durum ve nihayetinde tutarlı anlamına gelir. Kısaltma, BASE'in kimyasal eşdeğerleri gibi ACID'in zıttı olduğunu vurgulamaktadır.
Temel olarak mevcut
Temel olarak mevcut, veri tabanının kullanıcılar tarafından her zaman eşzamanlı erişilebilirliği anlamına gelir. Bir kullanıcının kaydı güncellemeden önce başkalarının işlemi bitirmesini beklemesi gerekmez. Örneğin, bir e-ticaret platformunun trafiğindeki ani bir artış sırasında sistem ürün listelerine hizmet vermeye ve siparişleri kabul etmeye öncelik verebilir. Envanterin güncellenmesinde hafif bir gecikme olsa bile kullanıcılar öğeleri kontrol etmeye devam eder.
Yumuşak durum
Yumuşak durum, verilerin harici tetikleyiciler veya girdiler olmasa bile zaman içinde değişebilen geçici veya geçici durumlarda olabileceğini ifade eder. Birkaç uygulama aynı anda güncellediğinde kaydın geçiş durumunu açıklar. Kaydın değeri, yalnızca tüm işlemler tamamlandıktan sonra sonuçlandırılır. Örneğin, kullanıcılar bir sosyal medya gönderisini düzenlerse değişiklik diğer kullanıcılar tarafından hemen görünmeyebilir. Ancak, daha sonra hiçbir kullanıcı tetiklememesine rağmen gönderi kendiliğinden güncellenir (eski değişikliği yansıtır).
Nihayetinde Tutarlı
Nihayetinde tutarlı, tüm eşzamanlı güncellemeler tamamlandığında kaydın tutarlı olacağı anlamına gelir. Bu noktada kaydı sorgulayan uygulamalar aynı değeri görecektir. Örneğin, birden fazla kullanıcının aynı anda bir belgeyi düzenleyebildiği, dağıtılmış bir belge düzenleme sistemi düşünün. Kullanıcı A ve Kullanıcı B, belgenin aynı bölümünü aynı anda düzenlerse değişiklikler yayılana ve senkronize edilene kadar yerel kopyaları geçici olarak farklılık gösterebilir. Bununla birlikte, sistem zaman içinde farklı kullanıcılar tarafından yapılan değişiklikleri yayarak ve birleştirerek nihai tutarlılığı sağlar.
Temel farklılıklar: BASE ile ACID karşılaştırması
ACID ve BASE veri tabanı işlem modelleri arasında seçim yaparken ödünler verilir.
Ölçek
Tutarlılığa odaklandığı için bir ACID veri tabanı işlem modelini ölçeklendirmek daha zordur. Herhangi bir kayıt için herhangi bir anda yalnızca bir işleme izin verilir, bu da yatay ölçeklemeyi daha zor hale getirir.
Alternatif olarak, katı tutarlılığı sürdürmesi gerekmediğinden BASE veri tabanı modelini yatay olarak ölçeklendirebilirsiniz. Veri tabanı kümesine birden çok düğüm eklemek, BASE modelinin veri kullanılabilirliğini iyileştirmesine olanak tanır ve bu da veri tabanı mimarisini yönlendiren ilkedir.
Esneklik
ACID veri tabanları, verileri işlerken daha az esnektir. Anında tutarlılık garanti etmelidir; bir ACID veri tabanı ağ veya elektrik kesintileri yaşarsa bazı uygulamalara erişimi kısıtlayabilir. Benzer şekilde, diğer yazılım modülleri belirli bir kaydı işliyorsa uygulamalar verileri güncelleme sıralarını beklemelidir. BASE veri tabanları ise daha esnektir. Sıkı kısıtlamalar uygulamak yerine BASE, uygulamaların uygun olduklarında kayıtları değiştirmesine izin verir.
Performans
Bir ACID veri tabanı, büyük veri hacimlerini veya eşzamanlı işleme isteklerini gerçekleştirirken performans sorunları yaşayabilir. Veriler katı bir sırayla işlendiğinden, her işlemdeki ek yük, kayda erişen tüm uygulamaları etkileyen gecikmelere sebep olur.
Buna karşılık, bir BASE veri tabanına erişen uygulamalar kayıtları istedikleri zaman işleyebilir. Bu, aşırı bekleme süresini kısaltır ve veri tabanı aktarım hızını artırır.
Senkronizasyon
ACID veri tabanı, bir işlemdeki değişiklikleri işlemden geçirmek ve bunları ilişkili tüm kayıtlara yansıtmak için bir senkronizasyon mekanizmasına ihtiyaç duyar. Aynı zamanda, işlem tamamlanana veya atılana kadar belirli kayda diğer tarafların erişmemesi için kilitler. BASE veri tabanı ise kayıtları kilitlemeden çalışır ve zaman garantisi olmadan bunları senkronize eder. BASE veri tabanlarıyla çalışan geliştiriciler, belirli kayıtları işlerken tutarsızlıklar olabileceğini bilir ve uygulamada gerekli önlemleri alır.
Ne zaman kullanılır: ACID ile BASE karşılaştırması
Farklılıklarına rağmen hem ACID hem de BASE veri tabanı sistemleri farklı uygulamalarda kullanılır. ACID veri tutarlılığı, güvenilirlik ve öngörülebilirlik gerektiren kurumsal uygulamalar için ideal seçenektir. Örneğin, bankalar müşteri işlemlerini depolamak için bir ACID veri tabanı kullanır çünkü veri bütünlüğü en önemli önceliktir. BASE veri tabanları ise daha az yapılandırılmış, yüksek hacimli verilerin çevrimiçi analitik işlemesi için daha iyi bir seçenektir. Örneğin, e-ticaret web siteleri, sık sık değişen ürün fiyatlarını güncellemek için BASE veri tabanlarını kullanır. Bu durumda fiyatlandırma isabetliliği, tüm müşterilerin ürün fiyatına gerçek zamanlı erişimine izin vermekten daha az önemlidir.
Bir veri tabanı hem ACID hem de BASE olabilir mi?
CAP teoremine göre bir veri tabanı tutarlılık, kullanılabilirlik ve bölüm toleransı gibi üç garantiden ikisini karşılayabilir. Hem ACID hem de BASE veri tabanı modelleri bölüm toleransı sağlar; yani hem tutarlılığı yüksektir hem de her zaman kullanılabilir olamazlar. Dolayısıyla bir veri tabanı ACID veya BASE'e doğru eğiilim gösterse de her ikisi de olamaz. Örneğin, SQL veri tabanları ACID modeli üzerinde yapılandırılırken NoSQL veri tabanları BASE mimarisini kullanır. Bununla birlikte, bazı NoSQL veri tabanları belirli ACID özellikleri sergileyebilse de ACID uyumlu veri tabanları olarak çalışamazlar.
Farklılıkların özeti: BASE ile ACID karşılaştırması
| ACID |
BASE |
|
| Ölçek |
Dikey olarak ölçeklenir. |
Yatay olarak ölçeklenir. |
| Esneklik |
Esnekliği daha azdır. İşleme sırasında diğer uygulamalardan belirli kayıtları engeller. |
Daha esnek. Birden fazla uygulamanın aynı kaydı aynı anda güncellemesine izin verir. |
| Performans |
Büyük hacimli verileri işlerken performans düşer. |
Büyük, yapılandırılmamış verileri yüksek aktarım hızı ile işleme yeteneğine sahiptir. |
| Senkronizasyon |
Evet. Senkronize ederken gecikme ekler. |
Veri tabanı düzeyinde senkronizasyon yok. |
AWS, ACID ve BASE veri tabanı gereksinimlerinizi nasıl destekler?
AWS Bulut Veri tabanları, her tür veri kullanım örneği için çeşitli ACID ve BASE veri tabanı hizmetleri sunar. Kuruluşlar veri depolama alanı altyapısını sağlama, ölçeklendirme ve yönetme konusunda zaman kazanmak için veri tabanlarını AWS'de dağıtır. Örneğin:
- Amazon DynamoDB, bulut uygulamaları için milisaniye veri işleme olanağı sunan, hızlı bir BASE veri tabanı hizmetidir.
- Redis için Amazon MemoryDB, geliştiricilerin web ve mobil uygulamalar için dayanıklı ve yüksek oranda kullanılabilir Redis veri tabanlarını dağıtmasına olanak tanıyan başka bir BASE veri tabanıdır.
- AWS RedShift, iş zekası kullanım durumları için karmaşık SQL analitik sorguları çalıştırmanıza olanak tanıyan bir ACID bulut veri ambarıdır.
Bugün bir hesap oluşturarak ACID ve BASE veri tabanlarını kullanmaya başlayın.
