Finite State Machine and Concurrency Guard

Tran Van Ngoc|
#type/concept#status/permanent

TL;DR

  • Bản chất: Finite State Machine (FSM - Máy trạng thái hữu hạn) là mô hình toán học định nghĩa một tập hữu hạn các trạng thái (States) và các quy tắc chuyển đổi hợp lệ (Transitions) giữa chúng.
  • Mục đích: Triệt tiêu hoàn toàn trạng thái phi lý của hệ thống (ví dụ: đơn hàng đã REJECTED lại bị sửa thành APPROVED, hoặc báo giá được duyệt 2 lần sinh ra 2 đơn hàng trùng lặp).
  • Điểm mấu chốt: Trong môi trường phân tán hoặc đồng thời cao, FSM thuần túy ở tầng mã nguồn (Application Code) bắt buộc phải kết hợp với cơ chế Khóa bi quan (SELECT ... FOR UPDATE) hoặc Atomic Conditional Update (UPDATE ... WHERE status = 'NEGOTIATING') để ngăn chặn lỗ hổng Double-Approval Race Condition (TOCTOU).

Core Concept

1. Kiến trúc 6-Stage State Machine trong B2B Quotation

Trong nghiệp vụ đàm phán giá thiết bị công nghiệp (B2B Machinery), vòng đời báo giá được chuẩn hóa qua 6 trạng thái:

[DRAFT] ──> [SUBMITTED] ──> [NEGOTIATING] ──┬──> [APPROVED] (Sinh Order)
   │             │                │          ├──> [REJECTED] (Hủy bỏ)
   └───(Hủy)─────┴──(Hết hạn)─────┴──────────┴──> [EXPIRED]  (Quá hạn)

Ma trận Chuyển đổi Trạng thái (Transition Rules):

const VALID_QUOTE_TRANSITIONS: Record<QuoteStatus, readonly QuoteStatus[]> = {
  DRAFT: ["SUBMITTED", "NEGOTIATING", "REJECTED"],
  SUBMITTED: ["NEGOTIATING", "APPROVED", "REJECTED", "EXPIRED"],
  NEGOTIATING: ["APPROVED", "REJECTED", "EXPIRED"],
  APPROVED: [], // Terminal State: Bất biến, không thể sửa đổi
  REJECTED: [], // Terminal State
  EXPIRED: [], // Terminal State
};

2. Nguy cơ Double-Approval Race Condition (Lỗi TOCTOU)

Giả sử 2 Sales Manager cùng bấm nút “Approve & Convert to Order” cho cùng 1 Báo giá Q-1001 tại cùng một mili-giây:

Thời gian      Transaction 1 (Manager A)                 Transaction 2 (Manager B)
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
t1             SELECT status (thấy 'NEGOTIATING')         .
t2             .                                          SELECT status (thấy 'NEGOTIATING'!)
t3             Validate status == 'NEGOTIATING' (PASS)    Validate status == 'NEGOTIATING' (PASS)
t4             Tạo Order 1 (#ORD-01)                      .
t5             .                                          Tạo Order 2 (#ORD-02: BỊ TRÙNG LẶP!)
t6             UPDATE status = 'APPROVED'                 UPDATE status = 'APPROVED'
t7             COMMIT                                     COMMIT

👉 Hậu quả: Cùng 1 Báo giá nhưng sinh ra 2 Đơn hàng độc lập trong Database → Xuất kho gấp đôi thiết bị, sai lệch kế toán và công nợ nghiêm trọng.

3. Cơ chế 2 Lớp Phòng thủ Chống Double-Approval

Lớp 1: Pessimistic Locking với SELECT ... FOR UPDATE

Mở Transaction và khóa độc quyền dòng báo giá ngay khi đọc:

BEGIN;
-- Khóa dòng Quote Q-1001, bắt Transaction 2 phải WAIT tại dòng này
SELECT * FROM quotes WHERE id = 'Q-1001' FOR UPDATE;

-- Kiểm tra FSM Invariant
IF status != 'NEGOTIATING' THEN
    ROLLBACK; -- Từ chối nếu đã bị duyệt trước đó
END IF;

-- Thực hiện tạo Order và chuyển trạng thái
INSERT INTO orders (...) VALUES (...);
UPDATE quotes SET status = 'APPROVED', order_id = 'ORD-01' WHERE id = 'Q-1001';
COMMIT;

Lớp 2: Atomic Conditional Update (Optimistic / Idempotent Guard)

Nếu không muốn giữ lock lâu, dùng câu lệnh cập nhật có điều kiện trực tiếp:

-- Chỉ cập nhật nếu trạng thái hiện tại là NEGOTIATING
UPDATE quotes
SET status = 'APPROVED', order_id = $new_order_id
WHERE id = $quote_id AND status = 'NEGOTIATING'
RETURNING id;
-- Nếu rows_affected == 0 -> Lập tức Rollback và báo lỗi "Báo giá đã được xử lý"

Practical Implementation

Code mẫu chuẩn mực trong NestJS / Drizzle ORM

async approveAndConvertToOrder(quoteId: string, adminUserId: string) {
  return await this.db.transaction(async (tx) => {
    // 1. Khóa bi quan cấp dòng bằng .for('update')
    const [quote] = await tx
      .select()
      .from(quotes)
      .where(eq(quotes.id, quoteId))
      .for('update');

    if (!quote) throw new NotFoundException();

    // 2. FSM Terminal State Guard
    if (quote.status === "APPROVED") {
      throw new BadRequestException("Báo giá đã được chuyển đổi đơn hàng trước đó");
    }
    if (quote.status !== "NEGOTIATING" && quote.status !== "SUBMITTED") {
      throw new BadRequestException("Trạng thái báo giá không hợp lệ để duyệt");
    }

    // 3. Tạo Order nguyên tố
    const [newOrder] = await tx.insert(orders).values({...}).returning();

    // 4. Cập nhật FSM sang APPROVED
    await tx.update(quotes).set({
      status: "APPROVED",
      orderId: newOrder.id,
    }).where(eq(quotes.id, quoteId));

    return newOrder;
  });
}