ACID-Prinzip
Das ACID-Prinzip ist ein fundamentales Konzept in der Informatik, insbesondere im Bereich der relationalen Datenbanken. Es definiert vier Eigenschaften, die jede Transaktion in einem Datenbanksystem erfüllen sollte, um Konsistenz, Zuverlässigkeit und Integrität der Daten zu gewährleisten. Die Abkürzung ACID steht für:
- Atomicity (Atomarität)
- Consistency (Konsistenz)
- Isolation (Isolation)
- Durability (Dauerhaftigkeit)
Atomicity (Atomarität)
Atomarität bedeutet, dass eine Transaktion entweder vollständig ausgeführt wird oder gar nicht. Sie ist unteilbar. Wenn während der Ausführung ein Fehler auftritt (z. B. ein Stromausfall, ein Softwarefehler oder eine Regelverletzung), wird die gesamte Transaktion zurückgerollt (Rollback) und der Datenbankzustand bleibt unverändert.
Beispiel:
Ein Geldtransfer von Konto A zu Konto B beinhaltet zwei Operationen:
- Abziehen des Betrags von Konto A
- Hinzufügen des Betrags zu Konto B
Wenn Schritt 2 fehlschlägt, muss auch Schritt 1 rückgängig gemacht werden.
Consistency (Konsistenz)
Die Konsistenz stellt sicher, dass eine Transaktion den Datenbankzustand von einem konsistenten Zustand in einen anderen konsistenten Zustand überführt. Dabei müssen alle definierten Regeln, wie z. B. Integritätsbedingungen, Fremdschlüsselbeziehungen oder Datentypvorgaben, eingehalten werden.
Beispiel:
Eine Buchungsregel besagt, dass der Saldo eines Bankkontos nicht negativ sein darf. Eine Transaktion, die diesen Zustand verletzen würde, muss fehlschlagen, um die Konsistenz zu wahren.
Isolation (Isolation)
Isolation bedeutet, dass gleichzeitige Transaktionen sich nicht gegenseitig beeinflussen dürfen. Jede Transaktion muss so ablaufen, als wäre sie die einzige im System. Konflikte können z. B. durch Sperrmechanismen oder Multi-Version Concurrency Control (MVCC) vermieden werden.
Beispiel:
Wenn zwei Kunden gleichzeitig versuchen, denselben Lagerartikel zu kaufen, muss sichergestellt werden, dass der Artikel nicht doppelt verkauft wird. Jede Transaktion sieht entweder den alten oder den neuen Zustand – nicht einen gemischten.
Durability (Dauerhaftigkeit)
Nach erfolgreichem Abschluss einer Transaktion sind alle Änderungen dauerhaft in der Datenbank gespeichert, auch bei Systemausfällen. Die Informationen werden dabei üblicherweise in nichtflüchtigen Speicher geschrieben (z. B. Festplatte oder SSD), oft mithilfe von Write-Ahead Logging (WAL).
Beispiel:
Ein nach dem Commit gespeicherter Datensatz bleibt auch dann erhalten, wenn das System unmittelbar danach abstürzt.
Bedeutung in der Praxis
Das ACID-Prinzip ist essenziell für Anwendungen, die mit kritischen oder sensiblen Daten arbeiten, wie:
- Banken und Finanzsysteme
- Online-Shops
- Buchungssysteme
- Gesundheitswesen
In modernen Architekturen, wie verteilten Systemen oder Microservices, wird manchmal bewusst auf strenge ACID-Einhaltung verzichtet (z. B. bei NoSQL-Datenbanken), um Skalierbarkeit und Verfügbarkeit zu erhöhen – hier kommt oft das CAP-Theorem ins Spiel. Trotzdem bleibt ACID ein zentraler Bezugspunkt für die Bewertung von Datenintegrität.
Fazit
Das ACID-Prinzip stellt sicher, dass Datenbanktransaktionen zuverlässig, nachvollziehbar und fehlerresistent ablaufen. Auch wenn es in verteilten oder hochverfügbaren Systemen manchmal aufgelockert wird, bleibt es ein Grundpfeiler solider Datenverarbeitung.
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