摘要：介紹事務(wù)和副本集副本集是的一種主副節(jié)點架構(gòu)，它使數(shù)據(jù)得到最大的可用性，避免單點故障引起的整個服務(wù)不能訪問的情況的發(fā)生。在事務(wù)中執(zhí)行的數(shù)據(jù)操作是對外隔離的，也就是說事務(wù)中的操作是原子性的。中止當(dāng)前的事務(wù)，并將事務(wù)中執(zhí)行過的數(shù)據(jù)修改回滾。

相信使用過主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的朋友對“事務(wù)（Transactions）”不會太陌生，它可以讓我們把對多張表的多次數(shù)據(jù)庫操作整合為一次原子操作，這在高并發(fā)場景下可以保證多個數(shù)據(jù)操作之間的互不干擾；并且一旦在這些操作過程任一環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了錯誤，事務(wù)會中止并且讓數(shù)據(jù)回滾，這使得同時在多張表中修改數(shù)據(jù)的時候保證了數(shù)據(jù)的一致性。

以前 MongoDB 是不支持事務(wù)的，因此開發(fā)者在需要用到事務(wù)的時候，不得不借用其他工具，在業(yè)務(wù)代碼層面去彌補(bǔ)數(shù)據(jù)庫的不足。隨著 4.0 版本的發(fā)布，MongoDB 也為我們帶來了原生的事務(wù)操作，下面就讓我們一起來認(rèn)識它，并通過簡單的例子了解如何去使用。

副本集是 MongoDB 的一種主副節(jié)點架構(gòu)，它使數(shù)據(jù)得到最大的可用性，避免單點故障引起的整個服務(wù)不能訪問的情況的發(fā)生。目前 MongoDB 的多表事務(wù)操作僅支持在副本集上運(yùn)行，想要在本地環(huán)境安裝運(yùn)行副本集可以借助一個工具包——run-rs，以下的文章中有詳細(xì)的使用說明：

https://thecodebarbarian.com/...

事務(wù)和會話（Sessions）關(guān)聯(lián)，一個會話同一時刻只能開啟一個事務(wù)操作，當(dāng)一個會話斷開，這個會話中的事務(wù)也會結(jié)束。

Session.startTransaction()

在當(dāng)前會話中開始一次事務(wù)，事務(wù)開啟后就可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。在事務(wù)中執(zhí)行的數(shù)據(jù)操作是對外隔離的，也就是說事務(wù)中的操作是原子性的。

Session.commitTransaction()

提交事務(wù)，將事務(wù)中對數(shù)據(jù)的修改進(jìn)行保存，然后結(jié)束當(dāng)前事務(wù)，一次事務(wù)在提交之前的數(shù)據(jù)操作對外都是不可見的。

Session.abortTransaction()

中止當(dāng)前的事務(wù)，并將事務(wù)中執(zhí)行過的數(shù)據(jù)修改回滾。

當(dāng)事務(wù)運(yùn)行中報錯，catch 到的錯誤對象中會包含一個屬性名為 errorLabels 的數(shù)組，當(dāng)這個數(shù)組中包含以下2個元素的時候，代表我們可以重新發(fā)起相應(yīng)的事務(wù)操作。

TransientTransactionError：出現(xiàn)在事務(wù)開啟以及隨后的數(shù)據(jù)操作階段

UnknownTransactionCommitResult：出現(xiàn)在提交事務(wù)階段

經(jīng)過上面的鋪墊，你是不是已經(jīng)迫不及待想知道究竟應(yīng)該怎么寫代碼去完成一次完整的事務(wù)操作？下面我們就簡單寫一個例子：

場景描述： 假設(shè)一個交易系統(tǒng)中有2張表——記錄商品的名稱、庫存數(shù)量等信息的表 commodities，和記錄訂單的表 orders。當(dāng)用戶下單的時候，首先要找到 commodities 表中對應(yīng)的商品，判斷庫存數(shù)量是否滿足該筆訂單的需求，是的話則減去相應(yīng)的值，然后在 orders 表中插入一條訂單數(shù)據(jù)。在高并發(fā)場景下，可能在查詢庫存數(shù)量和減少庫存的過程中，又收到了一次新的創(chuàng)建訂單請求，這個時候可能就會出問題，因為新的請求在查詢庫存的時候，上一次操作還未完成減少庫存的操作，這個時候查詢到的庫存數(shù)量可能是充足的，于是開始執(zhí)行后續(xù)的操作，實際上可能上一次操作減少了庫存后，庫存的數(shù)量就已經(jīng)不足了，于是新的下單請求可能就會導(dǎo)致實際創(chuàng)建的訂單數(shù)量超過庫存數(shù)量。

以往要解決這個問題，我們可以用給商品數(shù)據(jù)“加鎖”的方式，比如基于 Redis 的各種鎖，同一時刻只允許一個訂單操作一個商品數(shù)據(jù)，這種方案能解決問題，缺點就是代碼更復(fù)雜了，并且性能會比較低。如果用數(shù)據(jù)庫事務(wù)的方式就可以簡潔很多：

commodities 表數(shù)據(jù)（stock 為庫存）：

{ "_id" : ObjectId("5af0776263426f87dd69319a"), "name" : "滅霸原味手套", "stock" : 5 }
{ "_id" : ObjectId("5af0776263426f87dd693198"), "name" : "雷神專用鐵錘", "stock" : 2 }

orders 表數(shù)據(jù)：

{ "_id" : ObjectId("5af07daa051d92f02462644c"), "commodity": ObjectId("5af0776263426f87dd69319a"), "amount": 2 }
{ "_id" : ObjectId("5af07daa051d92f02462644b"), "commodity": ObjectId("5af0776263426f87dd693198"), "amount": 3 }

通過一次事務(wù)完成創(chuàng)建訂單操作（mongo Shell）：

// 執(zhí)行 txnFunc 并且在遇到 TransientTransactionError 的時候重試
function runTransactionWithRetry(txnFunc, session) {
  while (true) {
    try {
      txnFunc(session); // 執(zhí)行事務(wù)
      break;
    } catch (error) {
      if (
        error.hasOwnProperty("errorLabels") &&
        error.errorLabels.includes("TransientTransactionError")
      ) {
        print("TransientTransactionError, retrying transaction ...");
        continue;
      } else {
        throw error;
      }
    }
  }
}

// 提交事務(wù)并且在遇到 UnknownTransactionCommitResult 的時候重試
function commitWithRetry(session) {
  while (true) {
    try {
      session.commitTransaction();
      print("Transaction committed.");
      break;
    } catch (error) {
      if (
        error.hasOwnProperty("errorLabels") &&
        error.errorLabels.includes("UnknownTransactionCommitResult")
      ) {
        print("UnknownTransactionCommitResult, retrying commit operation ...");
        continue;
      } else {
        print("Error during commit ...");
        throw error;
      }
    }
  }
}

// 在一次事務(wù)中完成創(chuàng)建訂單操作
function createOrder(session) {
  var commoditiesCollection = session.getDatabase("mall").commodities;
  var ordersCollection = session.getDatabase("mall").orders;
  // 假設(shè)該筆訂單中商品的數(shù)量
  var orderAmount = 3;
  // 假設(shè)商品的ID
  var commodityID = ObjectId("5af0776263426f87dd69319a");

  session.startTransaction({
    readConcern: { level: "snapshot" },
    writeConcern: { w: "majority" },
  });

  try {
    var { stock } = commoditiesCollection.findOne({ _id: commodityID });
    if (stock < orderAmount) {
      print("Stock is not enough");
      session.abortTransaction();
      throw new Error("Stock is not enough");
    }
    commoditiesCollection.updateOne(
      { _id: commodityID },
      { $inc: { stock: -orderAmount } }
    );
    ordersCollection.insertOne({
      commodity: commodityID,
      amount: orderAmount,
    });
  } catch (error) {
    print("Caught exception during transaction, aborting.");
    session.abortTransaction();
    throw error;
  }

  commitWithRetry(session);
}

// 發(fā)起一次會話
var session = db.getMongo().startSession({ readPreference: { mode: "primary" } });

try {
  runTransactionWithRetry(createOrder, session);
} catch (error) {
  // 錯誤處理
} finally {
  session.endSession();
}

上面的代碼看著感覺很多，其實 runTransactionWithRetry 和 commitWithRetry 這兩個函數(shù)都是可以抽離出來成為公共函數(shù)的，不需要每次操作都重復(fù)書寫。用上了事務(wù)之后，因為事務(wù)中的數(shù)據(jù)操作都是一次原子操作，所以我們就不需要考慮分布并發(fā)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)一致性的問題，是不是感覺簡單了許多？

你可能注意到了，代碼中在執(zhí)行 startTransaction 的時候設(shè)置了兩個參數(shù)——readConcern 和 writeConcern，這是 MongoDB 讀寫操作的確認(rèn)級別，在這里用于在副本集中平衡數(shù)據(jù)讀寫操作的可靠性和性能，如果在這里展開就太多了，所以感興趣的朋友建議去閱讀官方文檔了解一下：

readConcern：

https://docs.mongodb.com/mast...

writeConcern：

https://docs.mongodb.com/mast...

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