Проблема атомарности на практическом примере

В одной из предыдущих заметок мы упоминали о Lock-Free алгоритмах и сложностях, с ними связанных. Какая ситуация вообще приводит к проблемам? Лучше всего понять это помогает простейший пример бронирования номеров в отеле.

Итак, представьте, что Джон позвонил менеджеру гостиницы и попросил забронировать номер 303. В то же самое время, Билл зашёл в здание отеля и обратился в ресепшен с точно такой же просьбой. Менеджер и сотрудник респешен-зоны находятся в разных офисах, но имеют одинаковые права доступа в базу данных.

Они одновременно открывают БД и видят, что номер 303 свободен. Они говорят клиенту (каждый своему), что всё ок, и вносят изменения. Далее сотрудники отеля нажимают на подтверждение внесённых изменений, и... система оказывается в ситуации обработки двух конфликтных запросов.

Что произойдёт в результате?

На самом деле, возможны следующие варианты: 1. Номер не достанется никому, система вернёт сообщение о конфликте. 2. Номер достанется Биллу, данные о Джоне будут перезаписаны, удалены. 3. Номер достанется Джону по аналогичной схеме. 4. Произойдёт серьёзный программный сбой с нарушением работоспособности. Придётся вызывать техперсонал, работа БД будет временно парализована.

Реализация вариантов 2 или 3 может закончиться скандалом между клиентами непосредственно в номере, причём во время спора каждый из них будет уверен, что комната принадлежит по праву именно ему. Реализация остальных вариантов тоже не принесёт ничего хорошего, и можно с уверенностью сказать, что интересы и репутация отеля пострадают в любом случае.

И при чём здесь Lock-Free?

Вышеприведённый пример показывает одну из основных проблем многопоточных алгоритмов. Она возникает тогда, когда два пользователя одновременно пытаются что-либо изменить в системе. Причина проста — мы имеем дело с неатомарным процессом.

Если бы он был атомарным, пользователь смог бы увидеть состояние системы либо до, либо после выполнения операции, но никак не вовремя её выполнения, когда менеджер уже начал отдавать номер Джону, а в это время сотрудник ресепшена видит, что номер всё еще свободен. Для решения этой проблемы без необходимости использования блокировок используются Lock-Free алгоритмы. А вот как это происходит на практике мы поговорим в одной из следующих заметок.

Следите за новостями и не забывайте оставлять свои комментарии!