資料庫基礎：表格、交易與一致性

關聯式資料庫（Relational Database）可以想成「一堆設計嚴謹、會互相參照的 Excel 表」：

• 表（Table）：一張表存一類東西（客戶表、訂單表）。欄（Column）是屬性（姓名、電話），列（Row）是一筆資料。
• 主鍵（Primary Key）：每一列的唯一識別證（客戶編號）——保證不重複，找人就靠它。
• 外鍵（Foreign Key）＝「關聯」的來源：訂單表裡存「客戶編號」指回客戶表——訂單不用重抄客戶資料，要看就照編號去查。表跟表之間這種參照關係，就是「關聯式」三個字的意思。
• Schema（綱要）：每張表的欄位、型別事先定義好，資料進來必須符合格式——嚴謹，但要改結構（加欄位）是大工程。
• SQL：操作這些表的標準語言，一句話感受一下：SELECT 姓名 FROM 客戶表 WHERE 城市 = '台北'（從客戶表挑出台北的客戶姓名）。強項是跨表查詢（JOIN）：「找出上個月買過 A 商品的台北客戶」這種跨好幾張表的複雜問題，一句 SQL 搞定。

經典場景：A 轉 1000 元給 B ＝ 兩個動作（A 扣款、B 入帳）。如果扣完款系統當機、B 沒收到錢——災難。交易（Transaction）就是把多個動作捆成「不可分割的一包」：要嘛全部成功，要嘛全部沒發生，不存在中間狀態。

• 關聯式資料庫用 ACID 四個字保證交易品質：
  ・A（Atomicity 原子性）：全做或全不做——轉帳不會只轉一半。
  ・C（Consistency 一致性）：交易前後帳目都合規——總金額不會憑空增減。
  ・I（Isolation 隔離性）：多筆交易同時進行互不干擾——兩個人同時搶最後一張票，不會都買到。
  ・D（Durability 持久性）：說成功就是真的寫進去了——斷電也不會消失。
• 白話記法：「說到做到、帳目乾淨、互不插隊、絕不反悔」。

• 沒有索引的查詢＝從第一頁翻到最後一頁找關鍵字（全表掃描）：資料一百萬筆就翻一百萬次。
• 索引（Index）＝書前面的目錄：事先把某個欄位排好序、記下每筆資料的位置。查「電話 = 0912xxx」直接翻目錄，幾次跳轉就到——百萬筆資料也只要十幾步。
• 代價（用空間換時間）：目錄本身佔空間；而且每次新增/修改資料都要順手更新目錄——索引越多，寫入越慢。所以不是每個欄位都建索引，只建「常拿來查」的。
• 主鍵天生自帶索引——用主鍵查永遠是最快路徑。

資料庫扛不住流量時，有一個關鍵觀察：大多數應用「讀」遠多於「寫」（看商品頁的人遠多於下單的人）。所以：

• 讀寫分離：主庫（Primary）負責寫，另外「影印」幾份分身——唯讀複本（Read Replica）——分攤讀的流量。主庫每寫一筆，非同步地抄給複本們。
• 複本延遲（Replication Lag）：抄寫需要時間（通常毫秒到秒級），所以複本上讀到的可能是「幾秒前的資料」——這是讀寫分離的天生代價，也是下一張卡「最終一致」的預告。
• 別跟高可用搞混：Read Replica 是為了分攤讀流量（效能）；「主庫掛了自動切換到備援」是高可用（HA），兩者目的不同。AWS 把後者叫 Multi-AZ：備援庫平常不服務流量，只等著接手。

NoSQL 是一大類「不走關聯式路線」的資料庫統稱，最常見的兩種：

• Key-Value（鍵值）：整個資料庫就是一個巨大的置物櫃——給 key（櫃號）放 value（東西），拿的時候報櫃號秒取。簡單到極致，所以快到極致、要擴就加櫃子（水平擴展）。DynamoDB、Redis 都是這類。
• 文件（Document）：value 是結構化的 JSON 文件，每筆資料的欄位可以不一樣（這筆有電話、那筆沒有）——不用事先定義 schema，改結構零成本。MongoDB、DocumentDB 是代表。

取捨的本質：NoSQL 放棄了關聯式的兩大重武器——跨表 JOIN 和完整 ACID 交易——換來無上限的水平擴展和穩定的毫秒級速度。所以：

• 資料關係複雜、要複雜查詢、要交易 → SQL（RDS/Aurora）
• 存取模式簡單（都是「拿 key 取資料」）、量極大、要毫秒級延遲 → NoSQL（DynamoDB）

資料為了安全與效能會複製好幾份（複本、多 AZ），於是出現一個新問題：剛寫入的資料，馬上去讀，每一份都已經同步了嗎？

• 類比：辦公室有三面白板抄著同一份公告。你更新了其中一面，其他兩面要幾秒後才會抄好。這幾秒內，看不同白板的人會看到不同版本。
• 強一致（Strong Consistency）：保證你讀到的一定是最新版——代價是系統要先確認所有白板都抄好（或指定只看最新那面），比較慢、比較貴。
• 最終一致（Eventual Consistency）：讀的當下可能拿到幾秒前的舊版，但不久之後一定會同步到最新——快、便宜，而且大多數場景根本沒差（社群貼文晚幾秒出現誰在乎）。
• 什麼時候必須強一致？「寫完馬上讀、而且不能讀到舊的」：扣完庫存馬上檢查、轉帳後馬上看餘額。