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MongoDB數(shù)據(jù)庫兩階段提交實(shí)現(xiàn)事務(wù)的方法詳解

 更新時間:2018年08月22日 12:09:32   作者:after_you  
這篇文章主要介紹了MongoDB數(shù)據(jù)庫兩階段提交實(shí)現(xiàn)事務(wù)的方法,結(jié)合實(shí)例形式詳細(xì)分析了MongoDB數(shù)據(jù)庫事務(wù)提交、回滾、撤銷等操作的原理、實(shí)現(xiàn)方法及相關(guān)操作注意事項(xiàng),需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了MongoDB數(shù)據(jù)庫兩階段提交實(shí)現(xiàn)事務(wù)的方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

MongoDB數(shù)據(jù)庫中操作單個文檔總是原子性的,然而,涉及多個文檔的操作,通常被作為一個“事務(wù)”,而不是原子性的。因?yàn)槲臋n可以是相當(dāng)復(fù)雜并且包含多個嵌套文檔,單文檔的原子性對許多實(shí)際用例提供了支持。盡管單文檔操作是原子性的,在某些情況下,需要多文檔事務(wù)。在這些情況下,使用兩階段提交,提供這些類型的多文檔更新支持。因?yàn)槲臋n可以表示為Pending數(shù)據(jù)和狀態(tài),可以使用一個兩階段提交確保數(shù)據(jù)是一致的,在一個錯誤的情況下,事務(wù)前的狀態(tài)是可恢復(fù)的。

事務(wù)最常見的例子是以可靠的方式從A賬戶轉(zhuǎn)賬到B賬戶,在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中,此操作將從A賬戶減掉金額和給B賬戶增加金額的操作封裝在單個原子事務(wù)中。在MongoDB中,可以使用兩階段提交達(dá)到相同的效果。本文中的所有示例使用mongo shell與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互,并假設(shè)有兩個集合:首先,一個名為accounts的集合存儲每個賬戶的文檔數(shù)據(jù),另一個名為transactions的集合存儲事務(wù)本身。

首先創(chuàng)建兩個名為A和B的賬戶,使用下面的命令:

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

使用find()方法驗(yàn)證這兩個操作已經(jīng)成功:

db.accounts.find()

mongo會返回兩個類似下面的文檔:

{ "_id" : ObjectId("4d7bc66cb8a04f512696151f"), "name" : "A", "balance" : 1000, "pendingTransactions" : [ ] }
{ "_id" : ObjectId("4d7bc67bb8a04f5126961520"), "name" : "B", "balance" : 1000, "pendingTransactions" : [ ] }

事務(wù)過程:

設(shè)置事務(wù)初始狀態(tài)initial:

通過插入下面的文檔創(chuàng)建transaction集合,transaction文檔持有源(source)和目標(biāo)(destination),它們引用自accounts集合文檔的字段名,以及value字段表示改變balance字段數(shù)量的數(shù)據(jù)。最后,state字段反映事務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)。

復(fù)制代碼 代碼如下:
db.transactions.save({source: "A", destination: "B", value: 100, state: "initial"})

驗(yàn)證這個操作已經(jīng)成功,使用find()

db.transactions.find()

這個操作會返回一個類似下面的文檔:

復(fù)制代碼 代碼如下:
{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"), "source" : "A", "destination" : "B", "value" : 100, "state" : "initial" }

切換事務(wù)到Pending狀態(tài):

在修改accounts集合記錄之前,將事務(wù)狀態(tài)從initial設(shè)置為pending。使用findOne()方法將transaction文檔賦值給shell會話中的局部變量t:

t = db.transactions.findOne({state: "initial"})

變量t創(chuàng)建后,shell將返回它的值,將會看到如下的輸出:

復(fù)制代碼 代碼如下:
{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"), "source" : "A", "destination" : "B", "value" : 100, "state" : "initial" }

使用update()改變state的值為pending:

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

find()操作將返回transaction集合的內(nèi)容,類似下面:

復(fù)制代碼 代碼如下:
{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"), "source" : "A", "destination" : "B", "value" : 100, "state" : "pending" }

將事務(wù)應(yīng)用到兩個賬戶:

使用update()方法應(yīng)用事務(wù)到兩個賬戶。在update()查詢中,條件pendingTransactions:{$ne:t._id}阻止事務(wù)更新賬戶,如果賬戶的pendingTransaction字段包含事務(wù)t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 } }
)
db.accounts.find()

find()操作將返回accounts集合的內(nèi)容,現(xiàn)在應(yīng)該類似于下面的內(nèi)容:

{ "_id" : ObjectId("4d7bc97fb8a04f5126961523"), "balance" : 900, "name" : "A", "pendingTransactions" : [ ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522") ] }
{ "_id" : ObjectId("4d7bc984b8a04f5126961524"), "balance" : 1100, "name" : "B", "pendingTransactions" : [ ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522") ] }

設(shè)置事務(wù)狀態(tài)為committed:

使用下面的update()操作設(shè)置事務(wù)的狀態(tài)為committed:

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

find()操作發(fā)回transactions集合的內(nèi)容,現(xiàn)在應(yīng)該類似下面的內(nèi)容:

復(fù)制代碼 代碼如下:
{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"), "destination" : "B", "source" : "A", "state" : "committed", "value" : 100 }

移除pending事務(wù):

使用下面的update()操作從accounts集合中移除pending事務(wù):

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

find()操作返回accounts集合內(nèi)容,現(xiàn)在應(yīng)該類似下面內(nèi)容:

{ "_id" : ObjectId("4d7bc97fb8a04f5126961523"), "balance" : 900, "name" : "A", "pendingTransactions" : [ ] }
{ "_id" : ObjectId("4d7bc984b8a04f5126961524"), "balance" : 1100, "name" : "B", "pendingTransactions" : [ ] }

設(shè)置事務(wù)狀態(tài)為done:

通過設(shè)置transaction文檔的state為done完成事務(wù):

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

find()操作返回transaction集合的內(nèi)容,此時應(yīng)該類似下面:

復(fù)制代碼 代碼如下:
{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"), "destination" : "B", "source" : "A", "state" : "done", "value" : 100 }

從失敗場景中恢復(fù):

最重要的部分不是上面的典型例子,而是從各種失敗場景中恢復(fù)未完成的事務(wù)的可能性。這部分將概述可能的失敗,并提供方法從這些事件中恢復(fù)事務(wù)。這里有兩種類型的失敗:

1、所有發(fā)生在第一步(即設(shè)置事務(wù)的初始狀態(tài)initial)之后,但在第三步(即應(yīng)用事務(wù)到兩個賬戶)之前的失敗。為了還原事務(wù),應(yīng)用應(yīng)該獲取一個pending狀態(tài)的transaction列表并且從第二步(即切換事務(wù)到pending狀態(tài))中恢復(fù)。

2、所有發(fā)生在第三步之后(即應(yīng)用事務(wù)到兩個賬戶)但在第五步(即設(shè)置事務(wù)狀態(tài)為done)之前的失敗。為了還原事務(wù),應(yīng)用需要獲取一個committed狀態(tài)的事務(wù)列表,并且從第四步(即移除pending事務(wù))恢復(fù)。

因此應(yīng)用程序總是能夠恢復(fù)事務(wù),最終達(dá)到一個一致的狀態(tài)。應(yīng)用程序開始捕獲到每個未完成的事務(wù)時運(yùn)行下面的恢復(fù)操作。你可能還希望定期運(yùn)行恢復(fù)操作,以確保數(shù)據(jù)處于一致狀態(tài)。達(dá)成一致狀態(tài)所需要的時間取決于應(yīng)用程序需要多長時間恢復(fù)每個事務(wù)。

回滾:

在某些情況下可能需要“回滾”或“撤消”事務(wù),當(dāng)應(yīng)用程序需要“取消”該事務(wù)時,或者是因?yàn)樗肋h(yuǎn)需要恢復(fù)當(dāng)其中一個帳戶不存在的情況下,或停止現(xiàn)有的事務(wù)。這里有兩種可能的回滾操作:

1、應(yīng)用事務(wù)(即第三步)之后,你已經(jīng)完全提交事務(wù),你不應(yīng)該回滾事務(wù)。相反,創(chuàng)建一個新的事務(wù),切換源(源)和目標(biāo)(destination)的值。

2、創(chuàng)建事務(wù)(即第一步)之后,在應(yīng)用事務(wù)(即第三步)之前,使用下面的處理過程:

設(shè)置事務(wù)狀態(tài)為canceling:

首先設(shè)置事務(wù)狀態(tài)為canceling,使用下面的update()操作:

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

撤銷事務(wù):

使用下面的操作順序從兩個賬戶中撤銷事務(wù):

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()

find()操作返回acounts集合的內(nèi)容,應(yīng)該類似下面:

{ "_id" : ObjectId("4d7bc97fb8a04f5126961523"), "balance" : 1000, "name" : "A", "pendingTransactions" : [ ] }
{ "_id" : ObjectId("4d7bc984b8a04f5126961524"), "balance" : 1000, "name" : "B", "pendingTransactions" : [ ] }

設(shè)置事務(wù)狀態(tài)為canceled:

最后,使用下面的update()狀態(tài)將事務(wù)狀態(tài)設(shè)置為canceled:

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

參考資料:http://docs.mongodb.org/manual/tutorial/perform-two-phase-commits/

希望本文所述對大家MongoDB數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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