DynamoDB 版本控制實作的最佳實務 - Amazon DynamoDB
適用情境模式設計使用此模式

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DynamoDB 版本控制實作的最佳實務

在 DynamoDB 等分散式系統中，透過樂觀鎖定的項目版本控制可避免更新衝突。應用程式可透過追蹤項目版本與條件式寫入，管理並行修改，確保高並行環境中的資料完整性。

樂觀鎖定是一種策略，可確保資料修改正確套用且不發生衝突。不同於在讀取資料時鎖定的悲觀鎖定方式，樂觀鎖定會在寫回前檢查資料是否已變更。在 DynamoDB 中，這透過版本控制機制實現，每個項目都包含隨更新遞增的識別碼。更新項目時，僅當識別碼與應用程式預期值一致時，操作才會成功。

適用情境

此模式適用於以下情境：

  • 多個使用者或程序可能同時嘗試更新相同項目。

  • 資料完整性與一致性至關重要。

  • 應避免管理分散式鎖定所帶來的額外負荷與複雜性。

範例包括：

  • 電子商務應用程式，其庫存層級經常更新。

  • 協作平台，允許多位使用者編輯相同資料。

  • 金融系統，其交易記錄必須保持一致。

取捨

雖然樂觀鎖定與條件式檢查可提供強健的資料完整性，但也伴隨以下取捨：

並行衝突

在高並行環境中，衝突發生的可能性提高，可能造成更多重試與更高的寫入成本。

實作複雜度

為項目新增版本控制並處理條件式檢查，可能使應用程式邏輯更加複雜。

額外的儲存負荷

為每個項目儲存版本編號會略微增加儲存需求。

模式設計

若要實作此模式，DynamoDB 結構應包含每個項目的版本屬性。以下為簡單的結構設計：

  • 分割區索引鍵 – 每個項目的唯一識別符 (例如 ItemId)。

  • 屬性：

    • ItemId – 項目的唯一識別碼。

    • Version – 表示項目版本編號的整數。

    • QuantityLeft – 項目的剩餘庫存。

首次建立項目時，Version 屬性會設為 1。每次更新時，版本編號會遞增 1。

實作版本屬性設計模式。

使用此模式

若要實作此模式，請依照應用程式流程執行以下步驟：

  1. 讀取項目的當前版本。

    從 DynamoDB 擷取當前項目並讀取其版本編號。

    def get_document(item_id):
    response = table.get_item(Key={'ItemID': item_id})
    return response['Item']

document = get_document('Bananas')
current_version = document['Version']

  2. 在應用程式邏輯中將版本編號加一。這將是更新的預期版本。

    new_version = current_version + 1

  3. 嘗試使用條件式運算式更新項目，確保版本編號一致。

    def update_document(item_id, qty_bought, current_version):
    try:
        response = table.update_item(
            Key={'ItemID': item_id},
            UpdateExpression="set #qty = :qty, Version = :v",
            ConditionExpression="Version = :expected_v",
            ExpressionAttributeNames={
                '#qty': 'QuantityLeft'
            },
            ExpressionAttributeValues={
                ':qty': qty_bought,
                ':v': current_version + 1,
                ':expected_v': current_version
            },
            ReturnValues="UPDATED_NEW"
        )
        return response
    except ClientError as e:
        if e.response['Error']['Code'] == 'ConditionalCheckFailedException':
            print("Update failed due to version conflict.")
        else:
            print("Unexpected error: %s" % e)
        return None

update_document('Bananas', 2, new_version)

    如果更新成功，項目的 QuantityLeft 將減少 2。

    如果更新成功，項目的 QuantityLeft 將減少 2。

  4. 處理可能發生的衝突。

    若發生衝突 (例如，自上次讀取後另一程序已更新該項目)，請適當處理，如重試操作或提示使用者。

    每次重試都需額外讀取項目，因此在請求迴圈失敗前，應限制允許的重試次數。

    def update_document_with_retry(item_id, new_data, retries=3):
    for attempt in range(retries):
        document = get_document(item_id)
        current_version = document['Version']
        
        result = update_document(item_id, qty_bought, current_version)
        
        if result is not None:
            print("Update succeeded.")
            return result
        else:
            print(f"Retrying update... ({attempt + 1}/{retries})")
            
    print("Update failed after maximum retries.")
    return None

update_document_with_retry('Bananas', 2)

    使用具樂觀鎖定與條件式檢查的 DynamoDB 實作項目版本控制，是確保分散式應用中資料完整性的強大模式。雖然此方法增加一定的複雜度與潛在效能取捨，但在需要強健並行控制的情境中極具價值。透過審慎設計結構並在應用程式邏輯中實作必要檢查，可有效管理並行更新並維持資料一致性。

    如需更多關於在 DynamoDB 中實作資料版本控制的指引與策略，請參閱 AWS 資料庫部落格。