面试题：CouchDB在遵循套路工作实践中处理冲突的高级策略

Question

在一个多节点的CouchDB集群环境中，多个客户端同时对相同文档进行频繁更新操作，可能会引发冲突。请详细说明你会采用哪些高级策略来有效地处理这些冲突，同时确保数据的一致性和应用的正常运行。并分析这些策略在不同业务场景下的优缺点。

Answer 1

乐观并发控制策略

1. 策略说明：CouchDB 默认采用乐观并发控制。每个文档都有一个 _rev 修订版本号。当客户端尝试更新文档时，它必须提供当前文档的 _rev。CouchDB 会将客户端提供的 _rev 与服务器上的 _rev 进行比较。如果相同，则更新成功，同时生成一个新的 _rev；如果不同，说明文档已被其他客户端修改，更新失败，客户端需要重新获取最新文档，合并修改后再次尝试。
2. 优点：
   • 性能较好：不需要在更新前锁定文档，允许多个客户端同时尝试更新，减少等待时间，适合读多写少的场景，因为大部分更新操作可以直接进行而无需等待锁。
   • 实现相对简单：CouchDB 原生支持，开发者无需额外实现复杂的锁定机制。
3. 缺点：
   • 可能导致多次重试：在写操作频繁的场景下，冲突概率增加，客户端可能需要多次重试更新操作，增加了客户端的复杂性和网络开销。
   • 处理复杂冲突困难：对于复杂的文档结构和更新逻辑，手动合并冲突可能变得非常困难。

文档级锁策略

1. 策略说明：引入一个外部锁服务（如 Redis），在客户端更新文档前，先获取该文档的锁。只有获取到锁的客户端才能进行更新操作，更新完成后释放锁。这样可以确保同一时间只有一个客户端能修改文档，避免冲突。
2. 优点：
   • 冲突处理简单：通过锁机制，从根本上避免了多个客户端同时修改文档的情况，无需复杂的冲突合并逻辑。
   • 数据一致性强：可以保证每次更新都是基于最新版本的文档，不会出现更新覆盖丢失的情况。
3. 缺点：
   • 性能瓶颈：锁会导致其他客户端等待，在高并发写场景下，性能会受到严重影响，因为大部分客户端需要等待锁的释放。
   • 依赖外部服务：增加了系统的复杂性和单点故障风险，如果锁服务（如 Redis）出现故障，整个更新机制将无法正常工作。

应用层冲突合并策略

1. 策略说明：在应用层制定冲突合并规则。当乐观并发控制检测到冲突时，客户端根据预先定义的业务规则来合并冲突。例如，对于一个记录用户操作日志的文档，新的操作日志可以追加到旧日志后面。
2. 优点：
   • 灵活性高：可以根据具体业务需求定制冲突合并逻辑，更好地满足业务一致性要求。
   • 减少重试次数：通过合理的合并策略，避免了不必要的重试，提高了更新效率。
3. 缺点：
   • 实现复杂：需要深入了解业务逻辑，开发定制化的合并代码，对开发者要求较高。
   • 通用性差：不同业务场景需要不同的合并策略，难以复用代码。

版本向量策略

1. 策略说明：为每个节点维护一个版本向量，记录每个节点对文档的更新版本。当客户端从某个节点获取文档时，同时获取版本向量。在更新文档时，客户端将版本向量发送给服务器。服务器根据版本向量判断是否有冲突，并决定如何处理。如果某个节点的版本向量比其他节点新，那么以该节点的更新为准；如果版本向量无法直接判断，可能需要进一步的合并操作。
2. 优点：
   • 分布式友好：适合多节点分布式环境，能更准确地判断节点间的更新顺序和冲突情况。
   • 减少全局协调：不需要像文档级锁那样依赖全局的锁服务，降低了系统的耦合度。
3. 缺点：
   • 维护成本高：需要额外维护版本向量，增加了存储和计算开销。
   • 算法复杂：判断冲突和处理冲突的算法相对复杂，实现和调试难度较大。