微服務(wù)冪等性

1 冪等場景

  • 用戶重復(fù)操作:用戶在使用產(chǎn)品時(shí),可能會(huì)無意的觸發(fā)多筆交易,甚至沒有響應(yīng)而有意觸發(fā)多筆交易
  • 網(wǎng)絡(luò)波動(dòng):因網(wǎng)絡(luò)波動(dòng),可能會(huì)引起重復(fù)請求
  • 分布式消息消費(fèi):任務(wù)發(fā)布后,使用分布式消息服務(wù)來進(jìn)行消費(fèi)
  • 未關(guān)閉的重試機(jī)制:因開發(fā)人員、測試人員或運(yùn)維人員沒有檢查出來,而開啟的重試機(jī)制(如Nginx重試、RPC通信重試或業(yè)務(wù)層重試等)

2 冪等性分析

  • 新增類請求
    數(shù)據(jù)庫自增主鍵,不具備冪等性
  • 查詢類動(dòng)作
    重復(fù)查詢不會(huì)產(chǎn)生或變更新的數(shù)據(jù),因此查詢是天然具備冪等性
  • 更新類請求
    基于條件查詢的Update,不一定具有冪等性(需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析判斷)
  • 刪除類請求
    基于主建的Delete具備冪等性
    一般業(yè)務(wù)層面都是邏輯刪除(即Update操作),而基于主鍵的邏輯刪除操作也是具有冪等性的

3 冪等重要性

  • 電商超賣現(xiàn)象
  • 重復(fù)轉(zhuǎn)賬、扣款或付款
  • 重復(fù)增加金幣、積分或優(yōu)惠券
    超賣現(xiàn)象

比如某商品的庫存為1,此時(shí)用戶1和用戶2并發(fā)購買該商品,用戶1提交訂單后該商品的庫存被修改為0,而此時(shí)用戶2并不知道的情況下提交訂單,該商品的庫存再次被修改為-1這就是超賣現(xiàn)象。
究其深層原因,是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫底層的寫操作和讀操作可以同時(shí)進(jìn)行,雖然寫操作默認(rèn)帶有隱式鎖(即對同一數(shù)據(jù)不能同時(shí)進(jìn)行寫操作)但是讀操作默認(rèn)是不帶鎖的,所以當(dāng)用戶1去修改庫存的時(shí)候,用戶2依然可以都到庫存為1,所以出現(xiàn)了超賣現(xiàn)象。

解決方案A:可以對讀操作加上顯式鎖(即在select …語句最后加上for
update)這樣一來用戶1在進(jìn)行讀操作時(shí)用戶2就需要排隊(duì)等待了。但問題來了,如果該商品很熱門并發(fā)量很高那么效率就會(huì)大大的下降,如何解決呢?(解決方案B)

解決方案B:我們可以有條件有選擇的在讀操作上加鎖,比如可以對庫存做一個(gè)判斷,當(dāng)庫存小于一個(gè)量時(shí)開始加鎖,讓購買者排隊(duì),這樣一來就解決了超賣現(xiàn)象。

4 冪等性設(shè)計(jì)不能脫離業(yè)務(wù)來討論

  • 狀態(tài)機(jī)控制
    這種方法適合在有狀態(tài)機(jī)流轉(zhuǎn)的情況下,比如就會(huì)訂單的創(chuàng)建和付款,訂單的付款肯定是在之前,這時(shí)我們可以通過在設(shè)計(jì)狀態(tài)字段時(shí),使用int類型,并且通過值類型的大小來做冪等,比如訂單的創(chuàng)建為0,付款成功為100,付款失敗為99。
  • 去重表
    這種方法適用于在業(yè)務(wù)中有唯一標(biāo)的插入場景中,比如在以上的支付場景中,如果一個(gè)訂單只會(huì)支付一次,所以訂單ID可以作為唯一標(biāo)識。這時(shí),我們就可以建一張去重表,并且把唯一標(biāo)識作為唯一索引,在我們實(shí)現(xiàn)時(shí),把創(chuàng)建支付單據(jù)和寫入去去重表,放在一個(gè)事務(wù)中,如果重復(fù)創(chuàng)建,數(shù)據(jù)庫會(huì)拋出唯一約束異常,操作就會(huì)回滾。
  • 插入或更新
    這種方法插入并且有唯一索引的情況,比如我們要關(guān)聯(lián)商品品類,其中商品的ID和品類的ID可以構(gòu)成唯一索引,并且在數(shù)據(jù)表中也增加了唯一索引。這時(shí)就可以使用InsertOrUpdate操作。
  • 全局唯一ID
    如果使用全局唯一ID,就是根據(jù)業(yè)務(wù)的操作和內(nèi)容生成一個(gè)全局ID,在執(zhí)行操作前先根據(jù)這個(gè)全局唯一ID是否存在,來判斷這個(gè)操作是否已經(jīng)執(zhí)行。如果不存在則把全局ID,存儲到存儲系統(tǒng)中,比如數(shù)據(jù)庫、Redis等。如果存在則表示該方法已經(jīng)執(zhí)行。

使用全局唯一ID是一個(gè)通用方案,可以支持插入、更新、刪除業(yè)務(wù)操作。但是這個(gè)方案看起來很美但是實(shí)現(xiàn)起來比較麻煩,下面的方案適用于特定的場景,但是實(shí)現(xiàn)起來比較簡單。

  • 多版本控制
    這種方法適合在更新的場景中,比如我們要更新商品的名字,這時(shí)我們就可以在更新的接口中增加一個(gè)版本號,來做冪等:

實(shí)戰(zhàn)解決方案

分布式鎖
  • 驗(yàn)證顆粒度小、框架層、業(yè)務(wù)層零侵入:filter、攔截器不ok,業(yè)務(wù)層注解AOP
  • 過濾重復(fù)請求:AOP環(huán)繞通知,前置通知檢查key存在性、后置通知釋放key,key已存在過濾請求
  • 并發(fā)請求:多線程查詢key、創(chuàng)建key不ok,利用redis單線程+保證key操作原子性,引入分布式鎖
  • key釋放的原子操作:釋放只能釋放自己線程的key,發(fā)生異常要在finaly中釋放,引入redis事務(wù),watch監(jiān)聽key
  • 極端情況:正常業(yè)務(wù)耗時(shí),而key過期了;redis主從或者集群,master節(jié)點(diǎn)崩潰,slave節(jié)點(diǎn)未升級,數(shù)據(jù)同步未成功造成數(shù)據(jù)丟失。引入redisson分布式j(luò)ava解決方案,定時(shí)key續(xù)約,集群數(shù)據(jù)分布式內(nèi)存網(wǎng)格存儲
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