原子性（データベース システム）

データベースシステムにおいて、原子性（/ ˌ æ t ə ˈ m ɪ s ə t i / ;古代ギリシャ語：ἄτομος、ローマ字：  átomos、直訳すると 「分割できない」）は、 ACID（原子性、一貫性、独立性、永続性）トランザクション特性の1つです。原子性トランザクションは、すべて発生するか、まったく発生しないかの、分割も削減もできない一連のデータベース操作です。^{[1]原子性が保証されると、部分的なデータベース更新の発生が防止されます。これは、部分}的な更新は、一連の操作全体を完全に拒否するよりも大きな問題を引き起こす可能性があるためです。その結果、別のデータベースクライアントは、トランザクションが進行中であることを観察できません。ある瞬間にはトランザクションはまだ発生していませんが、次の瞬間には全体が既に発生しています（または、トランザクションが進行中にキャンセルされた場合は何も発生していません）。

アトミックトランザクションの例としては、銀行口座Aから口座Bへの送金が挙げられます。これは口座Aからの引き出しと口座Bへの入金という2つの操作から構成されます。これらの操作をアトミックトランザクションで実行することで、データベースが一貫した状態に保たれます。つまり、これら2つの操作のいずれかが失敗しても、お金が失われたり、新たに作成されたりすることはありません。^[2]

同じ用語は、データベース システムの第 1 正規形の定義でも使用されています。ここでは、フィールドの値が、複数の名前、数値、日付、またはその他の型がパックされる可能性のある文字列など、分解される複数の小さな値で構成されない可能性があるという概念を指します。

原子性は、トランザクションの他のACIDプロパティと完全に直交する動作をしません。たとえば、分離性は、デッドロックなどの分離違反が発生した場合に、囲んでいるトランザクションをロールバックするために原子性に依存します。また、一貫性も、不正なトランザクションによる一貫性違反が発生した場合に、囲んでいるトランザクションをロールバックするために原子性に依存します。

この結果、違反を検出して囲んでいるトランザクションをロールバックできない場合、分離または一貫性の障害が発生する可能性があります。

通常、システムは、どのトランザクションが開始され、どのトランザクションが終了したかを示す何らかのメカニズムを提供するか、変更が発生する前のデータのコピーを保持することによって (読み取り、コピー、更新)、アトミック性を実装します。いくつかのファイルシステムでは、ジャーナリングを使用して、データの複数のコピーを保持する必要性を回避する方法が開発されています (ジャーナリングファイルシステムを参照)。データベースは通常、変更を追跡するために何らかの形式のロギング/ジャーナリングを使用してこれを実装します。変更が正常に行われた後、システムは必要に応じてログ (多くの場合、メタデータ) を同期します。その後、クラッシュリカバリでは不完全なエントリは無視されます。実装は同時実行の問題などの要因によって異なりますが、アトミック性の原則 (つまり、完全な成功または完全な失敗) は変わりません。

最終的に、アプリケーション レベルの実装はオペレーティング システムの機能に依存します。ファイル システム レベルでは、やなどのシステム コールが提供され、アプリケーションはアトミックにファイルを開いたりロックしたりできます。プロセス レベルでは、POSIXスレッドによって適切な同期プリミティブが提供されます。 open(2)flock(2)

ハードウェア レベルでは、テストとセット、フェッチと追加、比較とスワップ、またはロード リンク/ストア条件付きなどのアトミック操作と、メモリ バリアが必要です。ハイパースレッディングやマルチプロセッシングなどの同時実行がないハードウェアは現在非常にまれであるため、ポータブル オペレーティング システムでは、同期を実装するために単純に割り込みをブロックすることはできません。 ^[要出典]

• アトミック操作
• トランザクション処理
• 長時間実行トランザクション
• 読み取り-コピー-更新