面试题：Cassandra轻量级事务与Paxos原理及应用场景

Question

请简要阐述Cassandra轻量级事务的基本原理，以及Paxos算法在其中起到的作用，并举例说明它们在实际应用中的典型场景。

Answer 1

Cassandra轻量级事务基本原理

1. 基于比较与交换（CAS）：轻量级事务允许在执行更新操作前，对数据的当前状态进行检查。如果数据满足特定条件（如某个字段的值等于预期值），则执行更新；否则，更新操作失败。这一过程通过 IF 子句实现，例如 UPDATE users SET balance = balance - 100 WHERE user_id = '123' AND balance >= 100 IF EXISTS;。这里，只有当 user_id 为 123 的用户存在且其 balance 大于等于100时，才会执行余额减少100的操作。
2. 单分区操作：轻量级事务主要针对单个分区内的数据操作。因为Cassandra的数据分布是基于分区的，在单个分区内进行事务操作可以避免跨节点的复杂协调，降低事务管理的复杂度。

Paxos算法在其中的作用

1. 一致性保证：Paxos算法用于在集群中的多个节点之间达成共识。在Cassandra中，当涉及轻量级事务的更新操作时，多个副本节点需要就数据的新状态达成一致。Paxos算法确保只有一个版本的数据更新能够被大多数节点接受并应用，从而保证数据的一致性。
2. 容错性：即使集群中部分节点出现故障，Paxos算法仍能保证系统正常运行并达成共识。例如，在一个包含5个节点的集群中，只要有3个及以上的节点正常工作，Paxos算法就能保证事务的一致性处理。

实际应用典型场景

1. 银行转账：在银行系统中，当进行账户间转账时，需要确保转出账户余额足够且更新操作原子性执行。如从账户A向账户B转账100元，可使用轻量级事务保证只有在账户A余额充足时才进行转账，Paxos算法则保证在多个副本节点间数据一致性，防止出现部分节点更新成功，部分节点更新失败的情况。
2. 库存管理：在电商库存管理系统中，当用户下单购买商品时，需要减少对应商品的库存。使用轻量级事务可以确保库存数量足够时才减少库存，Paxos算法保证集群中各节点库存数据的一致性，避免超卖现象。