面试题：MongoDB事务的基本使用及原理

基本使用场景

多文档操作一致性：当需要对多个文档进行原子性操作时，比如在一个电商系统中，同时更新订单文档和库存文档，确保订单创建成功时库存相应减少，若其中一个操作失败，整个操作回滚，保证数据一致性。
跨集合操作：在复杂业务场景下，需要对不同集合的文档进行关联操作并保证一致性，如用户注册时，同时在“users”集合插入用户信息，在“profiles”集合初始化用户配置信息。

操作步骤

开启事务：在 MongoDB 4.0 及以上版本，使用 startTransaction 方法开启事务。示例代码（以 Node.js 驱动为例）：

const { MongoClient } = require('mongodb');
const uri = "mongodb://localhost:27017";
const client = new MongoClient(uri, { useNewUrlParser: true, useUnifiedTopology: true });

async function run() {
    try {
        await client.connect();
        const session = client.startSession();
        session.startTransaction();
        // 后续事务操作代码
    } finally {
        await client.close();
    }
}
run().catch(console.dir);

提交事务：完成所有事务操作后，调用 commitTransaction 方法提交事务。示例：

async function run() {
    try {
        await client.connect();
        const session = client.startSession();
        session.startTransaction();
        const db = client.db('test');
        const collection = db.collection('documents');
        await collection.insertOne({ data: 'test' }, { session });
        await session.commitTransaction();
    } finally {
        await client.close();
    }
}
run().catch(console.dir);

回滚事务：在事务执行过程中，如果出现错误，调用 abortTransaction 方法回滚事务。示例：

async function run() {
    try {
        await client.connect();
        const session = client.startSession();
        session.startTransaction();
        const db = client.db('test');
        const collection = db.collection('documents');
        await collection.insertOne({ data: 'test' }, { session });
        throw new Error('模拟错误');
        await session.commitTransaction();
    } catch (e) {
        const session = client.startSession();
        await session.abortTransaction();
    } finally {
        await client.close();
    }
}
run().catch(console.dir);

内部实现原理

两阶段提交（2PC）：
- 准备阶段：MongoDB 协调者节点（通常是主节点）向所有参与事务的节点发送准备消息，每个节点执行事务操作，但不提交更改，而是将更改记录在日志中，并向协调者返回准备成功或失败的响应。
- 提交阶段：如果所有节点都准备成功，协调者向所有节点发送提交消息，节点将事务更改正式提交到数据库；如果有任何一个节点准备失败，协调者向所有节点发送回滚消息，节点回滚事务更改。
保证数据一致性：
- 写前日志（WAL）：在事务操作过程中，所有更改先写入 WAL，确保即使系统崩溃，数据也能恢复到事务执行前的状态。
- 多数写确认：对于复制集，事务提交需要多数节点确认写操作，保证数据在多个副本间的一致性。如果部分节点故障，只要多数节点可用，事务仍能正确提交或回滚，防止数据分裂。

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