Mongodb拥有事务的解决方案（二）

接上篇博文，本文将探索下mongodb的二段提交方案去解决事务问题。

背景

在MongoDB中，操作单个文档（document）是原子性的；但是，涉及到多个文档的操作，也就是常说的“多文档事务”，是非原子性的。由于document可以设计的非常复杂，包含多个“内嵌的”文档，因此单个文档的原子性为很多实际场景提供了必要的支持。
尽管单文档原子操作很强大，但在很多场景下依然需要多文档事务。当执行一个由几个顺序操作组成的事务时，可能会出现某些问题，例如：

原子性：如果某个操作失败了，在同一个事务中前面的操作回滚到最初的状态（即，要么全做，要么全部做）。

一致性：如果发生了严重故障将事务中断（比如：网络、硬件故障），数据库必须能够恢复到一致的状态。

在需要多文档事务的场景中，你可以实现两阶段提交来完成场景需求。两阶段提交可以保证数据的一致性，如果发生错误，可以恢复到事务开始之前的状态。在事务执行过程中，无论发生什么情况都可以还原到数据和状态的准备阶段。

自官方文档

二段的含义

两段指prepare阶段和commit阶段：
二段提交
Prepare：TM(transaction manager)给每个参与者（resource manager）发送prepare信息。每个参与者要么直接返回失败，要么在本地执行事务（记录日志和rollback的信息），但不commit。
Commit：如果TM收到了任一参与者的失败消息或超时，那么TM会发rollback给其他的参与者，参与者会执行rollback并在最后释放锁资源。否则则发送commit让所有参与者完成事务。
这样能保证在事务提交前尽可能完成所有能完成的工作，最后的commit是一个耗时很短的操作，错误概率相对很低。相比单一阶段的commit，两段式更加可靠但是会消耗更多时间，所以会提高锁资源的冲突，加大了死锁的发生几率。

MongoDB中的两段式提交

以下来自官方文档中的典型例子。从A账户资金转移到B账户。
MongoDB中的一个accounts集合保存了账户的name和余额balance信息，以及当前事务的数组pendingTransactions。

首先创建两个账户：

db.accounts.save({name: "A", balance: 1000, pendingTransactions: []})
db.accounts.save({name: "B", balance: 1000, pendingTransactions: []})

然后创建事务集合transactions，来保存事务的信息——源账户source、目标账户dest、转移金额value、事务状态state。如果通过账户A转移一笔钱到账户B时，将通过下面的方式发起一个事务（state为initial）
```
db.transactions.save({source: "A", destination: "B", value: 100, state: "initial"})
```

找到transactions集合中对应initial状态文档，并改为pending状态

t = db.transactions.findOne({state: "initial"})
db.transactions.update({_id: t._id, state: "initial"}, {$set: {state: "pending"}})

为每一个账户应用事务，并记录事务的_id。

db.accounts.update(
   { name: t.source, pendingTransactions: { $ne: t._id } },
   { $inc: { balance: -t.value }, $push: { pendingTransactions: t._id } })
db.accounts.update(
   { name: t.destination, pendingTransactions: { $ne: t._id } },
   { $inc: { balance: t.value }, $push: { pendingTransactions: t._id } })

检查账户状态，是否应用成功

将事务文档状态改为commited

db.transactions.update({_id: t._id}, {$set: {state: "committed"}})

然后更新accounts集合，相当于一个释放锁的过程。

db.accounts.update({name: t.source}, {$pull: {pendingTransactions: t._id}})
db.accounts.update({name: t.destination}, {$pull: {pendingTransactions: t._id}})

将事务状态设置为done。

db.transactions.update({_id: t._id}, {$set: {state: "done"}})

深入理解

对应二段的含义，该例子的

2.对应就是二段含义图中的预备。该过程会记录事务发生的对象，及将要发生的变化内容。在这操作当中，可以尽可能把信息存储起来，，以方便事务失败的回滚
3.4.5.对应就是二段图中的就绪。即尝试完成该事务，把结果返回给事务管理器。
6.对应则是提交。确认事务的结果。
7.对应是已提交。告知事务管理器，把事务close掉。

再结合上篇博文讲到$isolated操作符，应该把以上的所有update操作的都加上，以避免多请求的并发操作。

事务回滚

当出现一些不可恢复的错误时（例如其中一个文档不存在、文档条件(balance)不满足等），就需要进行回滚操作。有两种可能的回滚方法：

完成设置事务状态为done后，你需要完全提交这个事务，而不能进行回滚操作。可以创建一个新的事务来转换源和目标的文档。

完成设置事务状态为pending和d.将事务状态设置为commited之间，你需要执行下面的步骤：

//设置事务状态为canceling
db.transactions.update({_id: t._id, state: "pending"}, {$set: {state: "canceling"}})   

//回滚事务：执行一系列的相反的操作。
db.accounts.update({name: t.source, pendingTransactions: t._id}, {$inc: {balance: t.value}, $pull: {pendingTransactions: t._id}})
db.accounts.update({name: t.destination, pendingTransactions: t._id}, {$inc: {balance: -t.value}, $pull: {pendingTransactions: t._id}})
db.accounts.find()

//设置事务状态为canceled.
db.transactions.update({_id: t._id}, {$set: {state: "canceled"}})

参考 :

https://docs.mongodb.com/manual/tutorial/perform-two-phase-commits/ mongodb官方二段提交官方文档