使用 WITH (READPAST, ROWLOCK, XLOCK) 优化 Select-then-update 模式的并发解决方案

Question

假设我需要编写一个售票系统。许多门票被放入池中出售。下订单后，我会更新工单记录以标记该工单已绑定到订单。票序关系table如下。 3票入池进行测试

IF OBJECT_ID (N'Demo_TicketOrder', N'U') IS NOT NULL DROP TABLE [Demo_TicketOrder];
CREATE TABLE [dbo].[Demo_TicketOrder] (
  [TicketId] int NOT NULL,
  [OrderId] int NULL
    INDEX IX_OrderId_TicketId (OrderId, TicketId),
);
INSERT INTO Demo_TicketOrder VALUES (1, NULL)
INSERT INTO Demo_TicketOrder VALUES (2, NULL)
INSERT INTO Demo_TicketOrder VALUES (3, NULL)
SELECT * FROM Demo_TicketOrder

下面是我编写的将由 ASP.NET 应用程序调用的脚本。 @OrderId 将作为参数从 App 传递。出于测试目的，我将其硬编码为 1。我打开了另一个 window，@OrderId 设置为 2。现在我可以模拟 2 个请求的并发性..

DECLARE @OrderId AS INT = 1

BEGIN TRANSACTION PlaceOrder
    BEGIN TRY
        DECLARE @ticketId AS INT;
        SELECT TOP 1 @ticketId = TicketId FROM Demo_TicketOrder WITH (READPAST, ROWLOCK, XLOCK) WHERE [OrderId] is NULL ORDER BY TicketId;
        IF @@ROWCOUNT != 1 THROW 50001, 'No tickets left!', 1;

        WAITFOR DELAY '00:00:5'; -- Simulate some delay that incurrs concurrent requests
        UPDATE Demo_TicketOrder WITH (ROWLOCK) SET [OrderId] = @OrderId WHERE [OrderId] IS NULL AND [TicketId] = @ticketId AND NOT EXISTS (SELECT 1 FROM Demo_TicketOrder WHERE OrderId = @OrderId );
        IF @@ROWCOUNT != 1
        BEGIN
            DECLARE @ErrorMessage AS NVARCHAR(MAX) = CONCAT('Optimistic lock activated! TicketId=', CAST(@ticketId AS VARCHAR(20)));
            THROW 50002, @ErrorMessage, 2;
        END
    END TRY
    BEGIN CATCH
        ROLLBACK TRANSACTION PlaceOrder;
        THROW
    END CATCH;      
COMMIT TRANSACTION PlaceOrder;
SELECT * FROM Demo_TicketOrder WHERE [TicketId] = @ticketId;

我的目标是让这段代码

高效处理并发请求
这就是为什么我不能简单地先 SELECT 然后 UPDATE WHERE OrderId IS NULL 因为当请求量增加时很多请求都会失败。
不允许一票绑定两个订单
通过在 SELECT 中使用 ROWLOCK、XLOCK，我假设每个请求都会得到一张空票。此外，UPDATE 语句中仍然有一个乐观的比较和更新机制，作为锁失败时的安全网。
在处理请求时，不要阻止新的请求。
通过使用 READPAST，我希望所有新请求都将立即获得下一张可用票证，而无需等待第一个请求完成 COMMIT。
如果有两个相同 OrderId 的请求出现，确保只服务一个
根据 UPDATE 语句的 NOT EXISTS 条件，我假设这已经完成。

为什么问这个问题： 我自己想出了这个解决方案，因为经过广泛搜索后我没有找到成熟的模式。但我认为这种问题很常见，这让我担心我可能会使事情过于复杂或遗漏了一些未考虑的问题，因为我是 T-SQL 的新手（一直在使用 EF6）。更让我担心的是，除了反对它的建议外，我什至从未在网上看到 XLOCK 被使用。 Days 已经开始测试这段代码，到目前为止它看起来还不错，但我只是想确定一下。

问题A。此代码是否涵盖我的目标？可以简化吗（不在应用程序级别使用排队中间件 - 那是另一回事）？

问题B。在测试时我发现复合索引 INDEX IX_OrderId_TicketId (OrderId, TicketId) 是必要的。我不明白为什么如果我省略 OrderId（只有 IX_TicketId），我将 - 100% 可复制 - 在第二个请求上出现死锁。

Answer 1

在我看来，这对于需要而言过于复杂。考虑 OrderId 上的唯一过滤索引，以确保订单仅分配给 1 张票。我希望默认的悲观并发技术能够提供足够的吞吐量（> 每秒 1K）而无需求助于 READPAST:

IF OBJECT_ID (N'Demo_TicketOrder', N'U') IS NOT NULL
    DROP TABLE [Demo_TicketOrder];
CREATE TABLE dbo.Demo_TicketOrder (
      TicketId int NOT NULL
        CONSTRAINT PK_Demo_TicketOrder PRIMARY KEY NONCLUSTERED
    , OrderId int NULL
);
CREATE CLUSTERED INDEX Demo_TicketOrder_OrderId ON Demo_TicketOrder(OrderId);
CREATE UNIQUE INDEX Demo_TicketOrder_OrderId_NotNull ON Demo_TicketOrder(OrderId) WHERE OrderId IS NOT NULL;
GO

CREATE OR ALTER PROC dbo.usp_UpdateTicket
    @OrderID int
AS
SET NOCOUNT ON;
SET XACT_ABORT ON;
UPDATE TOP(1) dbo.Demo_TicketOrder
SET OrderId = @OrderId
WHERE OrderID IS NULL;
IF @@ROWCOUNT = 0 THROW 50001, 'No tickets left!', 1;
GO

将没有OrderId的死锁视为第一列，UPDATE中的子查询是由OrderId进行的，因此table必须在没有支持索引的情况下进行扫描。当遇到被其他会话锁定的行时，扫描将被阻止。另一个会话在尝试执行更新时同样被阻塞，导致死锁。

编辑：

上述 UPDATE TOP(1) 方法未定义指定工单的顺序。 ORDER BY 没有使用此语法的规定，但如果票证是同质的，那并不重要。

如果您需要按 TicketId 顺序将订单分配给工单，您可以使用 CTE 或类似技术以及 UPDLOCK 提示（以避免死锁）并添加 TicketId 到聚簇索引键（以有效地找到最低的未分配 TicketId.

CREATE CLUSTERED INDEX idx_Demo_TicketOrder_OrderId_TicketId ON Demo_TicketOrder(OrderId, TicketId);
GO

CREATE OR ALTER PROC dbo.usp_UpdateTicketV2
    @OrderID int
AS
SET NOCOUNT ON;
SET XACT_ABORT ON;
WITH next_available_ticket AS (
    SELECT TOP(1)
          TicketID
        , OrderId
    FROM dbo.Demo_TicketOrder AS t WITH(UPDLOCK)
    WHERE t.OrderId IS NULL
    ORDER BY t.TicketId
    )
UPDATE next_available_ticket
SET OrderId = @OrderId;
IF @@ROWCOUNT = 0 THROW 50001, 'No tickets left!', 1;
GO

使用 WITH (READPAST, ROWLOCK, XLOCK) 优化 Select-then-update 模式的并发解决方案

Optimising concurrency solution for Select-then-update pattern using WITH (READPAST, ROWLOCK, XLOCK)

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