巧用CAS解決數據一致性問題

緣起：在高併發的分佈式環境下，對於數據的查詢與修改容易引起一致性問題，本文將分享一種很是簡單但有效的優化方法。

 

1、業務場景

業務場景爲，購買商品的過程要對餘額進行查詢與修改，大體的業務流程以下：

（1）從數據庫查詢用戶現有餘額 SELECT money FROM t_yue WHERE uid=$uid，不妨設查詢出來的$old_money=100元

 

（2）業務層實施業務邏輯，好比購買一個80元的商品，而且打九折

if($old_money> 80*0.9) $new_money=$old_money-80*0.9=28

 

（3）將數據庫中的餘額進行修改 UPDAtE t_yue SET money=$new_money WHERE uid=$uid

 

在併發量低的狀況下，這個流程沒有任何問題，原有金額100元，購買了80元的九折商品（72元），剩餘28元。

 

2、潛在的問題

在分佈式環境中，若是併發量很大，這種「查詢+修改」的業務很容易出現數據不一致。極限狀況下，可能出現這樣的異常流程：

（1）業務1和業務2同時查詢餘額，是100元

 

（2）業務1和業務2進行邏輯計算，算出各自業務的餘額，假設業務1算出的餘額是28元，業務2算出的餘額是38元

 

（3）業務1對數據庫中的餘額先進行修改，設置成28元。

業務2對數據庫中的餘額後進行修改，設置成38元。

此時異常出現了，原有金額100元，業務1扣除了72元，業務2扣除了62元，最後剩餘38元。

 

3、問題緣由

高併發環境下，對同一個數據的併發讀（兩邊都讀出餘額是100）與併發寫（一個寫回28，一個寫回38）致使的數據一致性問題。

 

4、緣由分析

業務1的寫回：原有金額100，這是一個初始狀態，寫回金額28，理論上只有在原有金額爲100的時候才容許寫回成功，這一步沒問題。

業務2的寫回：的原有金額100，這是一個初始狀態，寫回金額38，理論上只有在原有金額爲100的時候才容許寫回成功，可實際上，這個時候數據庫中的金額已經變爲28了，這一步的寫操做不該該成功。

 

5、簡易解決方案

在set寫回的時候，加上初始狀態的條件compare，只有初始狀態不變時，才容許set寫回成功，這正是你們常說的「Compare And Set」（CAS），是一種常見的下降讀寫鎖衝突，保證數據一致性的方法。

 

6、業務的升級

業務線使用CAS解決高併發時數據一致性問題，只須要在進行set操做時，compare一下初始值，若是初始值變換，不容許set成功。

對於上文中的業務場景，只須要將「UPDAtEt_yue SET money=$new_money WHERE uid=$uid」升級爲

「UPDAtE t_yue SETmoney=$new_money WHERE uid=$uid AND money=$old_money」便可。

併發操做發生時：

業務1執行 => UPDAtE t_yue SET money=28 WHERE uid=$uid AND money=100

業務2執行 => UPDAtE t_yue SET money=38 WHERE uid=$uid AND money=100

【這兩個操做同時進行時，只能有一個執行成功】。

 

7、怎麼判斷哪一個執行成功，哪一個執行失敗

set操做，其實無所謂成功或者失敗，業務能經過affect rows得知哪一個修改沒有成功：

執行成功的業務，affect rows爲1

執行失敗的業務，affect rows爲0

 

8、總結

高併發「查詢並修改」的場景，能夠用CAS（Compare and Set）的方式解決數據一致性問題。對應到業務，即在set的時候，加上初始條件的比對。

 

以上內容均來自微信公衆號「架構師之路」胡劍老師的文章，歡迎關注。