Базы данных: введение, часть третья

Flashback:

• бумажная телефонная книга, как база данных
• CRUD операции
• хранение данных в памяти
• UI к нашей базе (console / http / socket)
• partition/sharding
• journal операций
• master-slave replication
• key-value store
• document oriented db

Изменяемое состояние

• фазированные (каталог раз в год)
• on-fly изменения (надо прямо сейчас - биржа)
• промежуточные варианты

nb: read-only данные - легко масштабируются под нагрузку

Транзакция в реальной жизни

• в идеале - мгновенный переход из состояния "до" в состояние "после"
• фокус с переодеванием человека на модном шоу
• никто не должен видеть процесс перехода
  (как произошло)
• state machine - машина состояний
• связанные аккаунты - с одного списали, на другой занесли
  несколько действий за один заход
• а как же наши журналы, индексы, счетчики етс?

транзакция сложнее

• математика: y = f(x) - мгновенно
• атомарность == неделимое
• компьютер
• атомарность i++
• нет зрителей - нет проблем, synchronize
• закрытый мир + stop the world

ACID / АСИД

• Atomicity
  Атомарность
• Consistency
  Согласованность / Корректность
• Isolation
  Изолированность / Невидимость
• Durability
  Долговечность / Устойчивость

acid (eng) - кислятина
© http://lingvo.yandex.ru/acid/

Атомарность

• либо случилось, либо нет
• rollback
• undo-log

Согласованность

• внутренне ( индексы, формат етс )
• внешне
• а как описать внешние ограничения на стороне базы?
• вычислительные ресурсы
• связи внутри и вовне

Изолированность

• свой маленький мир
• я вижу свои изменения
• я не вижу изменений соседа
• начало времен
• иллюзия последовательности событий
• ... уровни изоляции (подводная лодка)

Isolation levels / уровни изоляции

• 1. Serializable
  иллюзия последовательности
• 2. Repeatable reads / phantom reads
  набор рядов меняется
• 3. Read committed / non-repeatable read
  значение меняется
• 4. Read uncommitted / dirty reads
  они откатились, а мы увидели
• SCN / system change number / "время" базы

Долговечность / Устойчивость

• я сказал "ок, значит ок"
• сначала в журнал, только потом ok
• свет выключили
• винт обсыпался
• в огне не горит, в воде не тонет
• журнал регистрации операций с недвижимостью - с печатью, пронумерованные, прошитые

Достижимость ACID в кластере

• атомарность
• согласованность
• изолированность
• устойчивость
• nb: многоядерный компьютер - тоже страдает от этих проблем

CAP теорема

Brewer's CAP Theorem
by Julian Browne

Eventually Consistent - Revisited
Talk: Availability & Consistency
by Werner Vogels, CTO Amazon

CAP

• Consistency
  все показания сходятся
• Availability
  всегда отвечает
• Partition (tolerance)
  один за всех

картинка - треугольник C-A-P

CAP сказка из жизни

Исходно:
A plain english introduction to CAP Theorem
by Kaushik Sathupadi

CAP сказка: 1

• Идея: сервис - Позвони, напомню!
• моя записная книжка + key/value + мой телефон как API
• Растем, не успеваю ...
• Подключаю жену в параллель (единый входной номер ака balancer)
• Первый ой: ... звонил Джон, я ему сказал, что встреч нет, а ...
• анализ: Джон вчера попал не ко мне, а к жене
• Смотрим записнушку жены - ага, челу не повезло
• система not consistent (неоднородна?) - показания не сходятся

CAP сказка: 2

• надо что-то делать ...
• заводим протокол
• до того, как сказать "Спасибо, до связи!" мы записываем данные друг другу
• когда получаем звонок - все хорошо, все данные есть у всех
• трабл - на время "записать" - всем надо будет оторваться и потормозить, да не проблема - все равно большую часть все ищут информацию
• ой 2:а что, если кто-то недоступен (телефон, заболел, в туалет отошел)?
• система unavailable (недоступна?) - зависла и молчит "подождите, я щас засинкаюсь"

CAP сказка: 3

• надо что-то делать ...
• нам надо Consistent + Available
• идея: если чел рядом - мы ему говорим, а если нет - email пошлем, он утром прочитает
• и наступило у нас долгое счастье
• проблема ... вы думали что почта не ходит?
• не-а ... другая потеря коммуникаций - жена разговаривать не хочет :)
• произошло разделение сети (partition) и наши апдейты "не доходят".
• не смотря на наши усилия система не может жить с C + A + P

• заводим бегунок, который бегает туда-сюда, апдейты носит
• eventually (когда-ни-будь!) наши базы будут синхронизированы
• ... если только ...
• eventually consistent / NoSQL

BASE

• Basically Available
• Soft-state
• Eventually-consistent

BASE: An Acid Alternative
by Dan Pritchett

• в принципе доступна
• в принципе знаем состояние
• когда-ни-будь сойдется

Вопросы?

• Илья Тетерин
• @ya_pulser
• email: ya.pulser at gmail.com
• http://fluffypulser.ru/static/dbcourse/index.html