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MongoDB資料庫兩階段提交實現事務的方法詳解

本文例項講述了MongoDB資料庫兩階段提交實現事務的方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

MongoDB資料庫中操作單個文件總是原子性的,然而,涉及多個文件的操作,通常被作為一個“事務”,而不是原子性的。因為文件可以是相當複雜並且包含多個巢狀文件,單文件的原子性對許多實際用例提供了支援。儘管單文件操作是原子性的,在某些情況下,需要多文件事務。在這些情況下,使用兩階段提交,提供這些型別的多文件更新支援。因為文件可以表示為Pending資料和狀態,可以使用一個兩階段提交確保資料是一致的,在一個錯誤的情況下,事務前的狀態是可恢復的。

事務最常見的例子是以可靠的方式從A賬戶轉賬到B賬戶,在關係型資料庫中,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中。在MongoDB中,可以使用兩階段提交達到相同的效果。本文中的所有示例使用mongo shell與資料庫進行互動,並假設有兩個集合:首先,一個名為accounts的集合儲存每個賬戶的文件資料,另一個名為transactions的集合儲存事務本身。

首先建立兩個名為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",pendingTransactions: []})

使用find()方法驗證這兩個操作已經成功:

db.accounts.find()

mongo會返回兩個類似下面的文件:

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

事務過程:

設定事務初始狀態initial:

通過插入下面的文件建立transaction集合,transaction文件持有源(source)和目標(destination),它們引用自accounts集合文件的欄位名,以及value欄位表示改變balance欄位數量的資料。最後,state欄位反映事務的當前狀態。
複製程式碼 程式碼如下:db.transactions.save({source: "A",destination: "B",value: 100,state: "initial"})

驗證這個操作已經成功,使用find()

db.transactions.find()

這個操作會返回一個類似下面的文件:
複製程式碼 程式碼如下:{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"),"source" : "A","destination" : "B","value" : 100,"state" : "initial" }

切換事務到Pending狀態:

在修改accounts集合記錄之前,將事務狀態從initial設定為pending。使用findOne()方法將transaction文件賦值給shell會話中的區域性變數t:

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

變數t建立後,shell將返回它的值,將會看到如下的輸出:
複製程式碼 程式碼如下:{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"),"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集合的內容,類似下面:
複製程式碼 程式碼如下:{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"),"state" : "pending" }

將事務應用到兩個賬戶:

使用update()方法應用事務到兩個賬戶。在update()查詢中,條件pendingTransactions:{$ne:t._id}阻止事務更新賬戶,如果賬戶的pendingTransaction欄位包含事務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,{ $inc: { balance: t.value },$push: { pendingTransactions: t._id } }
)
db.accounts.find()

find()操作將返回accounts集合的內容,現在應該類似於下面的內容:

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

設定事務狀態為committed:

使用下面的update()操作設定事務的狀態為committed:

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

find()操作發回transactions集合的內容,現在應該類似下面的內容:
複製程式碼 程式碼如下:{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"),"state" : "committed","value" : 100 }

移除pending事務:

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

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集合內容,現在應該類似下面內容:

{ "_id" : ObjectId("4d7bc97fb8a04f5126961523"),"pendingTransactions" : [ ] }
{ "_id" : ObjectId("4d7bc984b8a04f5126961524"),"pendingTransactions" : [ ] }

設定事務狀態為done:

通過設定transaction文件的state為done完成事務:

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

find()操作返回transaction集合的內容,此時應該類似下面:
複製程式碼 程式碼如下:{ "_id" : ObjectId("4d7bc7a8b8a04f5126961522"),"state" : "done","value" : 100 }

從失敗場景中恢復:

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未完成的事務的可能性。這部分將概述可能的失敗,並提供方法從這些事件中恢復事務。這裡有兩種型別的失敗:

1、所有發生在第一步(即設定事務的初始狀態initial)之後,但在第三步(即應用事務到兩個賬戶)之前的失敗。為了還原事務,應用應該獲取一個pending狀態的transaction列表並且從第二步(即切換事務到pending狀態)中恢復。

2、所有發生在第三步之後(即應用事務到兩個賬戶)但在第五步(即設定事務狀態為done)之前的失敗。為了還原事務,應用需要獲取一個committed狀態的事務列表,並且從第四步(即移除pending事務)恢復。

因此應用程式總是能夠恢復事務,最終達到一個一致的狀態。應用程式開始捕獲到每個未完成的事務時執行下面的恢復操作。你可能還希望定期執行恢復操作,以確保資料處於一致狀態。達成一致狀態所需要的時間取決於應用程式需要多長時間恢復每個事務。

回滾:

在某些情況下可能需要“回滾”或“撤消”事務,當應用程式需要“取消”該事務時,或者是因為它永遠需要恢復當其中一個帳戶不存在的情況下,或停止現有的事務。這裡有兩種可能的回滾操作:

1、應用事務(即第三步)之後,你已經完全提交事務,你不應該回滾事務。相反,建立一個新的事務,切換源(源)和目標(destination)的值。

2、建立事務(即第一步)之後,在應用事務(即第三步)之前,使用下面的處理過程:

設定事務狀態為canceling:

首先設定事務狀態為canceling,使用下面的update()操作:

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

撤銷事務:

使用下面的操作順序從兩個賬戶中撤銷事務:

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

find()操作返回acounts集合的內容,應該類似下面:

{ "_id" : ObjectId("4d7bc97fb8a04f5126961523"),"pendingTransactions" : [ ] }

設定事務狀態為canceled:

最後,使用下面的update()狀態將事務狀態設定為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資料庫程式設計有所幫助。