第 19 章：事务

这是《MongoDB 零基础实战指南》的独立章节版。本章从概念、实操和生产排查三个视角展开，代码块保留了原书可直接运行的版本。 MongoDB 支持单文档原子操作和多文档 ACID 事务。单文档原子性是重要优势，多文档事务则适合跨集合或跨文档的一致性边界，但会占用资源、增加冲突，应保持短小。

19.1 单文档原子性

以下更新在单个文档内原子完成：

db.orders.updateOne(
  { _id: "o_10001", status: "WAIT_PAY" },
  {
    $set: { status: "PAID" },
    $inc: { version: 1 },
    $push: { status_history: { status: "PAID", at: new Date() } }
  }
)

设计建议：

1. 把强一致的小边界放进同一文档；
2. 用条件更新实现状态机；
3. 用 $inc 更新计数；
4. 用版本号乐观并发；
5. 避免读改写竞争。

19.2 多文档事务

示例：

const session = db.getMongo().startSession();

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

  const orders = session.getDatabase("shop").orders;
  const accounts = session.getDatabase("shop").accounts;

  orders.updateOne(
    { _id: "o_10001", status: "WAIT_PAY" },
    { $set: { status: "PAID" } }
  );

  accounts.updateOne(
    { _id: "a_1001", balance: { $gte: NumberDecimal("100.00") } },
    { $inc: { balance: NumberDecimal("-100.00") } }
  );

  session.commitTransaction();
} catch (error) {
  session.abortTransaction();
  throw error;
} finally {
  session.endSession();
}

19.3 事务要求

多文档事务要求：

1. 副本集或分片集群；
2. 使用会话；
3. 数据和目录在支持事务的存储引擎；
4. 分片集群需要可路由的分片键或目标操作；
5. 事务超时和锁资源可控。

单机 mongod 不应承载生产多文档事务。

19.4 事务边界

适合事务：

1. 转账；
2. 订单与库存强一致变更；
3. 多表状态联动；
4. 配置组变更；
5. 少量跨集合写入。

不适合事务：

1. 调用外部 HTTP；
2. 大批量导入；
3. 长时间计算；
4. 等待用户输入；
5. 跨多个微服务的最终一致流程。

外部 IO 不应放在数据库事务内。

19.5 读关注与写关注

事务示例：

session.startTransaction({
  readConcern: { level: "snapshot" },
  writeConcern: { w: "majority", wtimeout: 5000 }
})

组合建议：

一致性越强，故障和网络异常下的等待成本越高。

19.6 重试与错误

常见错误类型：

推荐驱动使用事务 API 的便捷重试能力；手写时必须区分事务重试和提交重试。

19.7 事务与索引

事务内查询也要有索引：

filter without index
  -> scan many documents
  -> hold resources longer
  -> more conflicts

检查：

1. 每个事务内更新条件；
2. 唯一索引；
3. 分片键；
4. 执行计划；
5. 冲突率。

19.8 分片事务

跨 shard 事务比单 shard 事务成本更高：

1. 参与者更多；
2. 协调时间更长；
3. 网络故障影响更大；
4. 需要提交协议；
5. 更容易超时。

设计建议：

1. 事务涉及的文档尽量同 shard；
2. 复合分片键覆盖事务实体；
3. 跨 shard 事务有限使用；
4. 监控事务时长；
5. 长流程改最终一致。

19.9 替代方案

不是所有一致性问题都要用事务：

事务适合短小一致边界，不适合长生命周期业务流程。

19.10 监控指标

transactions_total
transactions_commit_total
transactions_abort_total
transaction_duration_ms
transaction_write_conflicts_total
transactions_current
transaction_open_cursors
lock_queue_time_ms

告警：

1. 事务时长 P99 超标；
2. 冲突率升高；
3. 回滚率升高；
4. 当前事务数持续增长；
5. 锁等待集中。

本章小结

MongoDB 的第一选择是利用单文档原子性和条件更新。多文档事务适合少量强一致操作，必须短小、有索引、明确读写关注并处理重试。长流程和跨服务流程应使用状态机、补偿和事件驱动。

思考题

1. 为什么单文档更新更适合状态机？
2. 多文档事务中为什么不能调用外部 HTTP？
3. snapshot 读关注解决什么问题？
4. 哪些错误可以安全重试事务？
5. 分片事务为什么要减少跨 shard？