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并发扣款一致性优化,CAS下ABA问题,这个话题还没聊完!!!

上一篇答星球水友提问,《并发扣款,如何保证数据的一致性?》中提到:用CAS乐观锁,可以在尽量不影响吞吐量的情况下,保证数据的一致性。

作者:58沈剑|2019-09-05 08:54

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上一篇答星球水友提问,《并发扣款,如何保证数据的一致性?》中提到:用CAS乐观锁,可以在尽量不影响吞吐量的情况下,保证数据的一致性。

大家有非常多的留言,大概有这么几类:

  • 是否存在ABA问题?
  • 为什么不能用:
    1. UPDATE t_yue SET moneymoney=money-$diff AND money>=$diff; 
  • 能否借助redis事务来扣减余额;

画外音:请务必阅读前序文章:《并发扣款,如何保证数据的一致性?》。

问题比较多,今天先聊第一个问题,ABA。

什么是ABA问题?

CAS乐观锁机制确实能够提升吞吐,并保证一致性,但在极端情况下可能会出现ABA问题。

考虑如下操作:

  • 并发1(上):获取出数据的初始值是A,后续计划实施CAS乐观锁,期望数据仍是A的时候,修改才能成功
  • 并发2:将数据修改成B
  • 并发3:将数据修改回A
  • 并发1(下):CAS乐观锁,检测发现初始值还是A,进行数据修改

上述并发环境下,并发1在修改数据时,虽然还是A,但已经不是初始条件的A了,中间发生了A变B,B又变A的变化,此A已经非彼A,数据却成功修改,可能导致错误,这就是CAS引发的所谓的ABA问题。

余额操作,出现ABA问题并不会对业务产生影响,因为对于“余额”属性来说,前一个A为100余额,与后一个A为100余额,本质是相同的。

但其他场景未必是这样,举一个堆栈操作的例子:

并发1(上):读取栈顶的元素为“A1”

并发2:进行了2次出栈

并发3:又进行了1次出栈

并发1(下):实施CAS乐观锁,发现栈顶还是“A1”,于是修改为A2

此时会出现系统错误,因为此“A1”非彼“A1”

ABA问题可以怎么优化?

ABA问题导致的原因,是CAS过程中只简单进行了“值”的校验,再有些情况下,“值”相同不会引入错误的业务逻辑(例如余额),有些情况下,“值”虽然相同,却已经不是原来的数据了(例如堆栈)。

因此,CAS不能只比对“值”,还必须确保是原来的数据,才能修改成功。

常见的实践是,将“值”比对,升级为“版本号”的比对,一个数据一个版本,版本变化,即使值相同,也不应该修改成功。

余额并发读写例子,引入版本号的具体实践如下:

(1)余额表要升级。

  1. t_yue(uid, money) 

升级为:

  1. t_yue(uid, money, version) 

(2)查询余额时,同时查询版本号。

  1. SELECT money FROM t_yue WHERE sid=$sid 

升级为:

  1. SELECT money,version FROM t_yue WHERE sid=$sid 

假设有并发操作,都会将版本号查询出来。

(3)设置余额时,必须版本号相同,并且版本号要修改。旧版本“值”比对:

  1. UPDATE t_yue SET money=38 WHERE uid=$uid AND money=100 

升级为“版本号”比对:

  1. UPDATE t_yue SET money=38version=$version_new WHERE uid=$uid AND version=$version_old 

此时假设有并发操作,首先操作的请求会修改版本号,并发操作会执行失败。

画外音:version通用,本例是强行用version举例而已,实际上本例可以用余额“值”比对。

总结

  • select&set业务场景,在并发时会出现一致性问题
  • 基于“值”的CAS乐观锁,可能导致ABA问题
  • CAS乐观锁,必须保证修改时的“此数据”就是“彼数据”,应该由“值”比对,优化为“版本号”比对

思路比结论重要。

【本文为51CTO专栏作者“58沈剑”原创稿件,转载请联系原作者】

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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