如何用消息系统避免分布式事务?

本文涉及的产品
对象存储 OSS,20GB 3个月
对象存储 OSS,恶意文件检测 1000次 1年
对象存储 OSS,内容安全 1000次 1年
简介: 前阵子从支付宝转账1万块钱到余额宝,这是日常生活的一件普通小事,但作为互联网研发人员的职业病,我就思考支付宝扣除1万之后,如果系统挂掉怎么办,这时余额宝账户并没有增加1万,数据就会出现不一致状况了。 上述场景在各个类型的系统中都能找到相似影子,比如在电商系统中,当有用户下单后,除了在订单表插入一条

前阵子从支付宝转账1万块钱到余额宝,这是日常生活的一件普通小事,但作为互联网研发人员的职业病,我就思考支付宝扣除1万之后,如果系统挂掉怎么办,这时余额宝账户并没有增加1万,数据就会出现不一致状况了。

上述场景在各个类型的系统中都能找到相似影子,比如在电商系统中,当有用户下单后,除了在订单表插入一条记录外,对应商品表的这个商品数量必须减1吧,怎么保证?!在搜索广告系统中,当用户点击某广告后,除了在点击事件表中增加一条记录外,还得去商家账户表中找到这个商家并扣除广告费吧,怎么保证?!等等,相信大家或多或多少都能碰到相似情景。

本质上问题可以抽象为:当一个表数据更新后,怎么保证另一个表的数据也必须要更新成功。

1、 本地事务

还是以支付宝转账余额宝为例,假设有

  • 支付宝账户表:A(id,userId,amount)

  • 余额宝账户表:B(id,userId,amount)

  • 用户的userId=1;

从支付宝转账1万块钱到余额宝的动作分为两步:

  1. 支付宝表扣除1万:update A set amount=amount-10000 where userId=1;

  2. 余额宝表增加1万:update B set amount=amount+10000 where userId=1;

如何确保支付宝余额宝收支平衡呢?

有人说这个很简单嘛,可以用事务解决。

Begin transaction

update A set amount=amount-10000 where userId=1;

update B set amount=amount+10000 where userId=1;

End transaction

commit;

非常正确,如果你使用spring的话一个注解就能搞定上述事务功能。

@Transactional(rollbackFor=Exception.class)

public void update() {

updateATable(); //更新A表

updateBTable(); //更新B表

}

如果系统规模较小,数据表都在一个数据库实例上,上述本地事务方式可以很好地运行,但是如果系统规模较大,比如支付宝账户表和余额宝账户表显然不会在同一个数据库实例上,他们往往分布在不同的物理节点上,这时本地事务已经失去用武之地。

既然本地事务失效,分布式事务自然就登上舞台。

2 、分布式事务—两阶段提交协议

两阶段提交协议(Two-phase Commit,2PC)经常被用来实现分布式事务。一般分为协调器C和若干事务执行者Si两种角色,这里的事务执行者就是具体的数据库,协调器可以和事务执行器在一台机器上。

640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy

  1. 我们的应用程序(client)发起一个开始请求到TC;


  2. TC先将<prepare>消息写到本地日志,之后向所有的Si发起<prepare>消息。以支付宝转账到余额宝为例,TC给A的prepare消息是通知支付宝数据库相应账目扣款1万,TC给B的prepare消息是通知余额宝数据库相应账目增加1w。为什么在执行任务前需要先写本地日志,主要是为了故障后恢复用,本地日志起到现实生活中凭证 的效果,如果没有本地日志(凭证),出问题容易死无对证;


  3. Si收到<prepare>消息后,执行具体本机事务,但不会进行commit,如果成功返回<yes>,不成功返回<no>。同理,返回前都应把要返回的消息写到日志里,当作凭证。


  4. TC收集所有执行器返回的消息,如果所有执行器都返回yes,那么给所有执行器发生送commit消息,执行器收到commit后执行本地事务的commit操作;如果有任一个执行器返回no,那么给所有执行器发送abort消息,执行器收到abort消息后执行事务abort操作。


注:TC或Si把发送或接收到的消息先写到日志里,主要是为了故障后恢复用。如某一Si从故障中恢复后,先检查本机的日志,如果已收到<commit >,则提交,如果<abort >则回滚。如果是<yes>,则再向TC询问一下,确定下一步。如果什么都没有,则很可能在<prepare>阶段Si就崩溃了,因此需要回滚。


现如今实现基于两阶段提交的分布式事务也没那么困难了,如果使用java,那么可以使用开源软件atomikos来快速实现。


不过但凡使用过的上述两阶段提交的同学都可以发现性能实在是太差,根本不适合高并发的系统。为什么?


  1. 两阶段提交涉及多次节点间的网络通信,通信时间太长!


  2. 事务时间相对于变长了,锁定的资源的时间也变长了,造成资源等待时间也增加好多!


正是由于分布式事务存在很严重的性能问题,大部分高并发服务都在避免使用,往往通过其他途径来解决数据一致性问题。


3 、使用消息队列来避免分布式事务


如果仔细观察生活的话,生活的很多场景已经给了我们提示。


比如在北京很有名的姚记炒肝点了炒肝并付了钱后,他们并不会直接把你点的炒肝给你,而是给你一张小票,然后让你拿着小票到出货区排队去取。为什么他们要将付钱和取货两个动作分开呢?原因很多,其中一个很重要的原因是为了使他们接待能力增强(并发量更高)。


还是回到我们的问题,只要这张小票在,你最终是能拿到炒肝的。同理转账服务也是如此,当支付宝账户扣除1万后,我们只要生成一个凭证(消息)即可,这个凭证(消息)上写着“让余额宝账户增加 1万”,只要这个凭证(消息)能可靠保存,我们最终是可以拿着这个凭证(消息)让余额宝账户增加1万的,即我们能依靠这个凭证(消息)完成最终一致性。


3.1 如何可靠保存凭证(消息)


有两种方法:


3.1.1 业务与消息耦合的方式


支付宝在完成扣款的同时,同时记录消息数据,这个消息数据与业务数据保存在同一数据库实例里(消息记录表表名为message)。


Begin transaction

update A set amount=amount-10000 where userId=1;

insert into message(userId, amount,status) values(1, 10000, 1);

End transaction

commit;


上述事务能保证只要支付宝账户里被扣了钱,消息一定能保存下来。


当上述事务提交成功后,我们通过实时消息服务将此消息通知余额宝,余额宝处理成功后发送回复成功消息,支付宝收到回复后删除该条消息数据。


3.1.2 业务与消息解耦方式


上述保存消息的方式使得消息数据和业务数据紧耦合在一起,从架构上看不够优雅,而且容易诱发其他问题。为了解耦,可以采用以下方式。


  1. 支付宝在扣款事务提交之前,向实时消息服务请求发送消息,实时消息服务只记录消息数据,而不真正发送,只有消息发送成功后才会提交事务;


  2. 当支付宝扣款事务被提交成功后,向实时消息服务确认发送。只有在得到确认发送指令后,实时消息服务才真正发送该消息;


  3. 当支付宝扣款事务提交失败回滚后,向实时消息服务取消发送。在得到取消发送指令后,该消息将不会被发送;


  4. 对于那些未确认的消息或者取消的消息,需要有一个消息状态确认系统定时去支付宝系统查询这个消息的状态并进行更新。为什么需要这一步骤,举个例子:假设在第2步支付宝扣款事务被成功提交后,系统挂了,此时消息状态并未被更新为“确认发送”,从而导致消息不能被发送。


优点:消息数据独立存储,降低业务系统与消息系统间的耦合;


缺点:一次消息发送需要两次请求;业务处理服务需要实现消息状态回查接口。


3.2 如何解决消息重复投递的问题


还有一个很严重的问题就是消息重复投递,以我们支付宝转账到余额宝为例,如果相同的消息被重复投递两次,那么我们余额宝账户将会增加2万而不是1万了。


为什么相同的消息会被重复投递?比如余额宝处理完消息msg后,发送了处理成功的消息给支付宝,正常情况下支付宝应该要删除消息msg,但如果支付宝这时候悲剧的挂了,重启后一看消息msg还在,就会继续发送消息msg。


解决方法很简单,在余额宝这边增加消息应用状态表(message_apply),通俗来说就是个账本,用于记录消息的消费情况,每次来一个消息,在真正执行之前,先去消息应用状态表中查询一遍,如果找到说明是重复消息,丢弃即可,如果没找到才执行,同时插入到消息应用状态表(同一事务)。


for each msg in queue

Begin transaction

select count(*) as cnt from message_apply where msg_id=msg.msg_id;

if cnt==0 then

update B set amount=amount+10000 where userId=1;

insert into message_apply(msg_id) values(msg.msg_id);

End transaction

commit;


ebay的研发人员其实在2008年就提出了应用消息状态确认表来解决消息重复投递的问题。


阿里云的消息服务正好完美解决这类问题

了解详情 立即使用


典型适用场景:

  • 队列类型:红包活动,高并发订单,邮件短信发送等,及其各种多业务场景顺序(或先后)执行的组合场景 。
  • 订阅类型:多个应用系统中异步消息1对多通知。

产品技术特点:

  • 基于阿里云飞天分布式云平台。
  • 大规模、高可靠性(10个9)、高并发应用系统支撑。
  • 标准的HTTP Restful API接口和丰富的多语言SDK版本。
  • 提供完善的权限控制,安全防护,全链路实时监控和报警通知等支持。
  • 7*24小时技术支持服务。
  • 提供VIP客户提供专职服务经理。
  • 支持事务。
  • 主题模式:
TB11pzoKXXXXXXSapXXXXXXXXXX-538-502.jpg
队列模式
TB1WSliKpXXXXcxXpXXXXXXXXXX-538-502.png

相关实践学习
RocketMQ一站式入门使用
从源码编译、部署broker、部署namesrv,使用java客户端首发消息等一站式入门RocketMQ。
消息队列 MNS 入门课程
1、消息队列MNS简介 本节课介绍消息队列的MNS的基础概念 2、消息队列MNS特性 本节课介绍消息队列的MNS的主要特性 3、MNS的最佳实践及场景应用 本节课介绍消息队列的MNS的最佳实践及场景应用案例 4、手把手系列:消息队列MNS实操讲 本节课介绍消息队列的MNS的实际操作演示 5、动手实验:基于MNS,0基础轻松构建 Web Client 本节课带您一起基于MNS,0基础轻松构建 Web Client
目录
相关文章
|
5天前
|
分布式计算 Ubuntu 调度
如何本地搭建开源分布式任务调度系统DolphinScheduler并远程访问
如何本地搭建开源分布式任务调度系统DolphinScheduler并远程访问
|
1月前
|
存储 分布式计算 大数据
现代化数据库技术——面向大数据的分布式存储系统
传统的关系型数据库在面对大规模数据处理时遇到了诸多挑战,而面向大数据的分布式存储系统应运而生。本文将深入探讨现代化数据库技术中的分布式存储系统,包括其优势、工作原理以及在大数据领域的应用。
|
1月前
|
消息中间件 存储 NoSQL
【Redis项目实战】使用Springcloud整合Redis分布式锁+RabbitMQ技术实现高并发预约管理处理系统
【Redis项目实战】使用Springcloud整合Redis分布式锁+RabbitMQ技术实现高并发预约管理处理系统
|
1月前
|
存储 Web App开发 运维
原来10张图就可以搞懂分布式链路追踪系统原理
原来10张图就可以搞懂分布式链路追踪系统原理
|
1月前
|
算法 Java 数据中心
分布式ID生成系统之雪花算法详解
在当今的云计算和微服务架构盛行的时代,分布式系统已成为软件开发的重要组成部分。随着系统规模的扩大和业务的复杂化,对数据一致性和唯一性的要求也越来越高,尤其是在全局唯一标识符(ID)的生成上。因此,分布式ID生成系统应运而生,成为保证数据唯一性和提高系统可扩展性的关键技术之一。雪花算法(Snowflake)是Twitter开源的一种算法,用于生成64位的全局唯一ID,非常适用于分布式系统中生成唯一标识符。下面我们将深入探讨雪花算法的原理、结构和实现方式。
98 2
 分布式ID生成系统之雪花算法详解
|
3月前
|
存储 供应链 安全
新一代数据库技术——基于区块链的分布式存储系统
传统数据库系统通常采用集中式存储结构,容易受到单点故障和数据篡改的影响。本文将介绍基于区块链技术的分布式存储系统,探讨其在数据库领域的应用和优势,以及面临的挑战和未来发展趋势。
173 1
|
3月前
|
消息中间件 存储 NoSQL
面试题解析:如何解决分布式秒杀系统中的库存超卖问题?
面试题解析:如何解决分布式秒杀系统中的库存超卖问题?
111 0
|
3月前
|
存储 监控 网络协议
百度基于金融场景构建高实时、高可用的分布式数据传输系统的技术实践
本文将通过一个百度搜索旗下的金融场景案例来分享构建高实时、高可用的分布式数据传输系统的技术实践。
50 0
|
3月前
|
中间件 测试技术 调度
设计一个简易版本的分布式任务调度系统
设计一个简易版本的分布式任务调度系统
84 0
|
4月前
|
消息中间件 监控 负载均衡
Kafka 最佳实践:构建可靠、高性能的分布式消息系统
Apache Kafka 是一个强大的分布式消息系统,被广泛应用于实时数据流处理和事件驱动架构。为了充分发挥 Kafka 的优势,需要遵循一些最佳实践,确保系统在高负载下稳定运行,数据可靠传递。本文将深入探讨 Kafka 的一些最佳实践,并提供丰富的示例代码,帮助大家更好地应用这一强大的消息系统。