㈠ 資料庫事務原子性，一致性是怎樣實現的
這個問題的有趣之處，不在於問題本身（「原子性、一致性的實現機制是什麼」），而在於回答者的分歧反映出來的另外一個問題：原子性和一致性之間的關系是什麼？
我特別關注了@我練功發自真心
的答案，他正確地指出了，為了保證事務操作的原子性，必須實現基於日誌的REDO/UNDO機制。但這個答案仍然是不完整的，因為原子性並不能夠完全保證一致性。
按照我個人的理解，在事務處理的ACID屬性中，一致性是最基本的屬性，其它的三個屬性都為了保證一致性而存在的。
首先回顧一下一致性的定義。所謂一致性，指的是數據處於一種有意義的狀態，這種狀態是語義上的而不是語法上的。最常見的例子是轉帳。例如從帳戶A轉一筆錢到帳戶B上，如果帳戶A上的錢減少了，而帳戶B上的錢卻沒有增加，那麼我們認為此時數據處於不一致的狀態。
在
資料庫實現的場景中，一致性可以分為資料庫外部的一致性和資料庫內部的一致性。前者由外部應用的編碼來保證，即某個應用在執行轉帳的資料庫操作時，必須在
同一個事務內部調用對帳戶A和帳戶B的操作。如果在這個層次出現錯誤，這不是資料庫本身能夠解決的，也不屬於我們需要討論的范圍。後者由資料庫來保證，即
在同一個事務內部的一組操作必須全部執行成功（或者全部失敗）。這就是事務處理的原子性。
為了實現原子性，需要通過日誌：將所有對
數據的更新操作都寫入日誌，如果一個事務中的一部分操作已經成功，但以後的操作，由於斷電/系統崩潰/其它的軟硬體錯誤而無法繼續，則通過回溯日誌，將已
經執行成功的操作撤銷，從而達到「全部操作失敗」的目的。最常見的場景是，資料庫系統崩潰後重啟，此時資料庫處於不一致的狀態，必須先執行一個crash
recovery的過程：讀取日誌進行REDO（重演將所有已經執行成功但尚未寫入到磁碟的操作，保證持久性），再對所有到崩潰時尚未成功提交的事務進行
UNDO（撤銷所有執行了一部分但尚未提交的操作，保證原子性）。crash
recovery結束後，資料庫恢復到一致性狀態，可以繼續被使用。
日誌的管理和重演是資料庫實現中最復雜的部分之一。如果涉及到並行處理和分布式系統（日誌的復制和重演是資料庫高可用性的基礎），會比上述場景還要復雜得多。
但是，原子性並不能完全保證一致性。在多個事務並行進行的情況下，即使保證了每一個事務的原子性，仍然可能導致數據不一致的結果。例如，事務1需要將100元轉入帳號A：先讀取帳號A的值，然後在這個值上加上100。但是，在這兩個操作之間，另一個事務2修改了帳號A的值，為它增加了100元。那麼最後的結果應該是A增加了200元。但事實上，
事務1最終完成後，帳號A只增加了100元，因為事務2的修改結果被事務1覆蓋掉了。
為了保證並發情況下的一致性，引入了隔離性，即保證每一個事務能夠看到的數據總是一致的，就好象其它並發事務並不存在一樣。用術語來說，就是多個事務並發執行後的狀態，和它們串列執行後的狀態是等價的。怎樣實現隔離性，已經有很多人回答過了，原則上無非是兩種類型的鎖：
一
種是悲觀鎖，即當前事務將所有涉及操作的對象加鎖，操作完成後釋放給其它對象使用。為了盡可能提高性能，發明了各種粒度（資料庫級/表級/行級……）/各
種性質（共享鎖/排他鎖/共享意向鎖/排他意向鎖/共享排他意向鎖……）的鎖。為了解決死鎖問題，又發明了兩階段鎖協議/死鎖檢測等一系列的技術。
一種是樂觀鎖，即不同的事務可以同時看到同一對象（一般是數據行）的不同歷史版本。如果有兩個事務同時修改了同一數據行，那麼在較晚的事務提交時進行沖突
檢測。實現也有兩種，一種是通過日誌UNDO的方式來獲取數據行的歷史版本，一種是簡單地在內存中保存同一數據行的多個歷史版本，通過時間戳來區分。
鎖也是資料庫實現中最復雜的部分之一。同樣，如果涉及到分布式系統（分布式鎖和兩階段提交是分布式事務的基礎），會比上述場景還要復雜得多。
@
我練功發自真心
提到，其他回答者說的其實是操作系統對atomic的理解，即並發控制。我不能完全同意這一點。資料庫有自己的並發控制和鎖問題，雖然在原理上和操作系統
中的概念非常類似，但是並不是同一個層次上的東西。資料庫中的鎖，在粒度/類型/實現方式上和操作系統中的鎖都完全不同。操作系統中的鎖，在資料庫實現中
稱為latch（一般譯為閂）。其他回答者回答的其實是「在並行事務處理的情況下怎樣保證數據的一致性」。
最後回到原來的問題（「原子性、一致性的實現機制是什麼」）。我手頭有本Database
System
Concepts（4ed，有點老了），在第15章的開頭簡明地介紹了ACID的概念及其關系。如果你想從概念上了解其實現，把這本書的相關章節讀完應該能大概明白。如果你想從實踐上了解其實現，可以找innodb這樣的開源引擎的源代碼來讀。不過，即使是一個非常粗糙的開源實現（不考慮太復雜的並行處理，不考慮分布式系統，不考慮針對操作系統和硬體的優化之類），要基本搞明白恐怕也不是一兩年的事。