如何让MongoDB中使用$inc运算符的update命令具备幂等性？

MongoDB的update命令里，$inc、$mul、$add这类运算符不具备幂等性。比如users集合中有文档：

{"_id" : "123", "age" : 24, "name": "me"}

执行db.users.update({_id: "123"}, {$inc: {age: 1}})可将age加1，但如果意外执行两次（比如重试机制触发），age会被加2，不符合幂等要求。

已尝试的无效/有缺陷方案 #

方案1：用$set替换$inc #

尝试通过查询当前值、计算新值后，用带条件的$set实现更新，但无法保证幂等性。

var doc = db.users.findOne({_id: "123"})
var oldAge = doc.age
var newAge = oldAge + 1
db.users.updateOne({_id: "123", age: oldAge},{$set:{ age: newAge}})

问题：查询和更新之间存在竞态窗口，并发场景下依然可能出现重复更新，无法真正实现幂等。

方案2：添加"op"字段作为状态锁 #

通过新增op字段标记操作状态（默认值none表示无操作），但无法保证操作原子性。

var doc = db.users.findOne({_id: "123", "op": "none"})
if (doc.op === "none") {
   db.users.updateOne({_id: "123"},{$set:{ op: 'pending'}})
   db.users.updateOne({_id: "123", op: 'pending'},{$inc: {age: 1}, $set:{ op: 'none'}})
}

问题：两次updateOne操作并非原子执行，若中间出现中断（比如DocumentDB主节点不可用），op字段会停留在pending状态，导致后续操作无法正常执行。

方案3：添加"version"字段作为乐观锁 #

通过版本号控制更新，但多并发场景下性能较差。

while (true) {
  var doc = db.users.findOne({_id: "123"})
  var curVersion = doc.version + 1
  db.users.updateOne({_id: "123"},{$set:{ version: curVersion}})
  var ret = db.users.updateOne({_id: "123", version: curVersion},{$inc: {age: 1}})
  if (ret.modifiedCount == 1) {
     break; 
  }
}

问题：当多个$inc操作并发执行时，会频繁触发循环重试，导致整体性能下降。

实际场景 #

我们使用AWS DocumentDB，其主节点在维护期间会有数秒不可用，AWS支持建议实现该命令的幂等性，以配合重试策略处理更新失败问题，现寻求更优方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zangw