Điểm khác biệt giữa ACID và cơ sở dữ liệu BASE là gì?

Cơ sở dữ liệu hiện đại là các kho dữ liệu phân tán sao chép dữ liệu trên nhiều nút được kết nối bởi một mạng. Các cơ sở dữ liệu này cho phép người dùng thực hiện nhiều thao tác dữ liệu như đọc và ghi trong một giao dịch duy nhất. Người dùng kỳ vọng dữ liệu vẫn nhất quán trên tất cả các nút khi kết thúc giao dịch. Tuy nhiên, trong khoa học máy tính lý thuyết, định lý Brewer (còn gọi là định lý CAP) cho rằng bất kỳ kho dữ liệu phân tán nào cũng chỉ có thể đảm bảo hai trong ba thuộc tính sau:

• Tính nhất quán: mọi thao tác đọc đều nhận được dữ liệu cập nhật gần đây nhất hoặc một lỗi.
• Tính sẵn sàng: mọi yêu cầu cơ sở dữ liệu đều nhận được phản hồi thành công mà không đảm bảo rằng trong đó chứa dữ liệu được cập nhật gần đây nhất.
• Dung sai phân vùng: hệ thống vẫn tiếp tục hoạt động mặc dù tin nhắn bị mất hoặc chậm trễ giữa các nút phân tán.

Ví dụ: nếu khách hàng thêm một mặt hàng vào giỏ hàng trên trang web thương mại điện tử, tất cả các khách hàng khác sẽ thấy mức tồn kho của sản phẩm giảm xuống. Nếu khách hàng thêm mặt hàng cuối cùng vào giỏ hàng, tất cả những người dùng khác sẽ thấy mặt hàng đó là hết hàng. Trong trường hợp bất kỳ thao tác nào không thành công trong một giao dịch, các nhà thiết kế cơ sở dữ liệu phải đưa ra lựa chọn. Cơ sở dữ liệu có thể thực hiện một trong các thao tác sau:

1. Hủy giao dịch và trả về lỗi, giảm tính sẵn sàng nhưng đảm bảo tính nhất quán. Khách hàng không thể thêm mặt hàng vào giỏ hàng của họ hoặc khách hàng khác không thể tải chi tiết cho tất cả các sản phẩm cho đến khi thao tác thêm vào giỏ hàng thành công.
2. Tiếp tục thực hiện thao tác và do đó đảm bảo tính sẵn sàng nhưng có rủi ro không nhất quán. Khách hàng thêm một mặt hàng vào giỏ hàng nhưng những khách hàng khác sẽ thấy mức tồn kho không chính xác, ít nhất là trong khoảng thời gian tạm thời.

Trong một số trường hợp sử dụng, tính nhất quán có vai trò rất quan trọng và cơ sở dữ liệu ACID được ưu tiên. Tuy nhiên, có những trường hợp sử dụng khác không quá coi trọng tính nhất quán. Ví dụ: khi bạn chấp nhận yêu cầu kết bạn trên mạng xã hội thì những người dùng khác tạm thời có thể thấy số bạn bè không chính xác trên hồ sơ mạng xã hội của bạn. Tuy nhiên, bạn không muốn mất quyền truy cập vào nguồn cấp dữ liệu mạng xã hội của mình trong khi dữ liệu được sắp xếp. Trong những tình huống như vậy, BASE trở nên quan trọng.

Bạn cần đánh đổi khi lựa chọn giữa các mô hình giao dịch cơ sở dữ liệu ACID và BASE.

Quy mô

Mô hình giao dịch cơ sở dữ liệu ACID khó điều chỉnh quy mô hơn vì tập trung vào tính nhất quán. Chỉ cho phép một giao dịch đối với bất kỳ bản ghi nào tại bất kỳ thời điểm nào, do đó điều chỉnh quy mô theo chiều ngang trở nên khó khăn hơn. 

Hoặc bạn có thể điều chỉnh quy mô mô hình cơ sở dữ liệu BASE theo chiều ngang vì cơ sở dữ liệu này không cần phải duy trì tính nhất quán nghiêm ngặt. Thêm nhiều nút trên cụm cơ sở dữ liệu cho phép mô hình BASE cải thiện tính sẵn sàng của dữ liệu, đó chính là nguyên tắc thúc đẩy kiến trúc cơ sở dữ liệu. 

Sự linh hoạt

Cơ sở dữ liệu ACID kém linh hoạt hơn khi xử lý dữ liệu. Phải đảm bảo tính nhất quán tức thì nên cơ sở dữ liệu ACID có thể hạn chế quyền truy cập một số ứng dụng nếu gặp sự cố mất mạng hoặc mất điện. Tương tự, các ứng dụng phải chờ đến lượt cập nhật dữ liệu nếu các mô-đun phần mềm khác đang xử lý một bản ghi cụ thể. Ngược lại, cơ sở dữ liệu BASE linh hoạt hơn. Thay vì áp đặt các hạn chế nghiêm ngặt, BASE cho phép các ứng dụng sửa đổi các bản ghi khi sẵn sàng. 

Hiệu năng

Cơ sở dữ liệu ACID có thể gặp vấn đề về hiệu năng khi xử lý khối lượng lớn dữ liệu hoặc yêu cầu xử lý đồng thời. Khi dữ liệu được xử lý theo một thứ tự nghiêm ngặt, tổng chi phí trong mỗi giao dịch đều tạo ra độ trễ, ảnh hưởng đến tất cả các ứng dụng truy cập bản ghi đó. 

Ngược lại, các ứng dụng truy cập cơ sở dữ liệu BASE có thể xử lý các bản ghi bất cứ lúc nào. Qua đó làm giảm thời gian chờ quá lâu và cải thiện thông lượng cơ sở dữ liệu.

Đồng bộ hóa

Cơ sở dữ liệu ACID cần cơ chế đồng bộ hóa để thực hiện các thay đổi từ một giao dịch và phản ánh những thay đổi đó trong tất cả các bản ghi được liên kết. Đồng thời, cơ sở dữ liệu này phải khóa bản ghi cụ thể từ các bên khác cho đến khi giao dịch hoàn tất hoặc bị hủy bỏ. Trong khi đó, cơ sở dữ liệu BASE chạy mà không khóa các bản ghi, đồng bộ hóa dần các bản ghi mà không đảm bảo về thời gian. Khi sử dụng cơ sở dữ liệu BASE, các nhà phát triển biết có thể có những điểm không nhất quán khi xử lý một số bản ghi nhất định và thực hiện các biện pháp phòng ngừa cần thiết trong ứng dụng. 

Theo định lý CAP, cơ sở dữ liệu có thể đảm bảo hai trong ba yếu tố gồm tính nhất quán, tính sẵn sàng và dung sai phân vùng. Cả hai mô hình cơ sở dữ liệu ACID và BASE đều có dung sai phân vùng, có nghĩa là không thể vừa có tính nhất quán cao vừa luôn sẵn sàng. Vì vậy, một cơ sở dữ liệu sẽ thiên về ACID hoặc BASE nhưng không thể thuộc cả hai kiểu. Ví dụ: cơ sở dữ liệu SQL được cấu trúc trên mô hình ACID, trong khi cơ sở dữ liệu NoSQL sử dụng kiến trúc BASE. Tuy nhiên, một số cơ sở dữ liệu NoSQL có thể thể hiện một số đặc điểm ACID nhất định nhưng không thể hoạt động như cơ sở dữ liệu tuân thủ ACID. 

Cơ sở dữ liệu đám mây AWS cung cấp một loạt các dịch vụ cơ sở dữ liệu ACID và BASE cho mọi loại trường hợp sử dụng dữ liệu. Các tổ chức triển khai cơ sở dữ liệu của họ trên AWS để tiết kiệm thời gian cung cấp, điều chỉnh quy mô và quản lý cơ sở hạ tầng kho lưu trữ dữ liệu. Ví dụ:

• Amazon DynamoDB là một dịch vụ cơ sở dữ liệu BASE nhanh, cho phép xử lý dữ liệu ở tốc độ mili giây cho các ứng dụng đám mây.
• Amazon MemoryDB dành cho Redis là một cơ sở dữ liệu BASE khác, cho phép các nhà phát triển triển khai cơ sở dữ liệu Redis bền và có độ sẵn sàng cao cho các ứng dụng web và di động.
• AWS RedShift là kho dữ liệu đám mây ACID, cho phép bạn chạy các truy vấn phân tích SQL phức tạp cho các trường hợp sử dụng nghiệp vụ thông minh. 

Bắt đầu sử dụng cơ sở dữ liệu ACID và BASE bằng cách tạo tài khoản ngay hôm nay.