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分散式事務解決方案(二)【基於可靠訊息的最終一致性】

2. 最終一致性(基於可靠訊息)

2.1 訊息傳送的一致性

  • 指產生訊息的業務動作與訊息傳送的一致。(也就是說,如果業務操作成功,那麼由這個業務操作所產生的訊息一定要成功投遞出去,否則就丟訊息)

2.1.1 如何保障訊息傳送一致性

  • 處理方式1
    • 如果業務操作成功,執行訊息傳送前應用故障,訊息發不出去,導致訊息丟失(訂單系統與會計系統的資料不一致);
    • 如果業務操作成功,應用正常,但訊息系統故障或網路故障,也會導致訊息發不出去(訂單系統與會計系統的資料不一致);
/** 支付訂單處理 **/
public void completeOrder() {
    // 訂單處理(業務操作)
orderBiz.process(); // 傳送會記原始憑證訊息(傳送訊息) sendAccountingVoucherMsg (); }
  • 處理方式2
    • 這種情況下,更不可控,訊息發出去了,但業務可能會失敗(訂單系統與會計系統的資料不一致)
/** 支付訂單處理 **/
public void completeOrder() {
    // 傳送會記原始憑證訊息(傳送訊息)
    sendAccountingVoucherMsg ();
    // 訂單處理(業務操作)
    orderBiz.process();
}

2.1.2 正向流程

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  1. 主動方應用先把訊息發給訊息中介軟體,訊息狀態標記為“待確認”;
  2. 訊息中介軟體收到訊息後,把訊息持久化到訊息儲存中,但並不向被動方應用投遞訊息;
  3. 訊息中介軟體返回訊息持久化結果(成功/失敗),主動方應用根據返回結果進行判斷如何進行業務操作處理:
    • 失敗:放棄業務操作處理,結束(必要時向上層返回失敗結果);
    • 成功:執行業務操作處理;
  4. 業務操作完成後,把業務操作結果(成功/失敗)傳送給訊息中介軟體;
  5. 訊息中介軟體收到業務操作結果後,根據業務結果進行處理;
    • 失敗:刪除訊息儲存中的訊息,結束;
    • 成功:更新訊息儲存中的訊息狀態為“待發送(可傳送)”,緊接著執行訊息投遞;
  6. 前面的正向流程都成功後,向被動方應用投遞訊息

2.1.3 異常流程

  • 異常點分析(任何一個環節都可能會出問題)

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  • 從主動方應用的角度Fenix

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異常狀況 可能的狀態 一致性
預傳送訊息失敗 訊息未進儲存,業務操作未執行(可能的原因:主動方應用、網路、訊息中介軟體、訊息儲存) 一致
預傳送訊息後,主動方應用沒有收到返回訊息儲存結果 (1)訊息未進儲存,業務操作未執行 一致
預傳送訊息後,主動方應用沒有收到返回訊息儲存結果 (2)訊息已進儲存(待確認),業務操作未執行 不一致
收到訊息儲存成功的返回結果,但未執行業務操作就失敗 訊息已進儲存(待確認),業務操作未執行 不一致

- 從訊息中介軟體的角度來分析

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異常狀況 可能的狀態 一致性
訊息中介軟體沒有收到主動方應用的業務操作處理結果 (1)訊息已進儲存(待確認),業務操作未執行(或業務操作出錯回滾了) 不一致
訊息中介軟體沒有收到主動方應用的業務操作處理結果 (2)訊息已進儲存(待確認),業務操作成功 不一致
訊息中介軟體收到業務操作結果(成功/失敗),但處理訊息儲存中的訊息狀態失敗 (1)訊息已進儲存(待確認),業務操作未執行(或業務操作出錯回滾了) 不一致
訊息中介軟體收到業務操作結果(成功/失敗),但處理訊息儲存中的訊息狀態失敗 (2)訊息已進儲存(待確認),業務操作成功 不一致

- 總結

異常狀況 一致性 異常處理方法
訊息未進儲存,業務操作未執行 一致 無需處理
訊息已進儲存(狀態待確認),業務操作未執行 不一致 確認業務操作結果,處理訊息(刪除訊息)
訊息已進儲存(狀態待確認),業務操作成功,但未通知傳送 不一致 確認業務操作結果,處理訊息(更新訊息狀態,執行訊息投遞)

2.2 訊息消費一致性

  • 訊息消費流程

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2.2.1 訊息消費流程的異常點

  • 訊息的消費確認流程中,任何一個環節都可能會出問題!

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2.2.2 訊息消費流程異常處理

2.3 常規MQ處理流程

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  1. Producer生成訊息併發送給MQ(同步、非同步);
  2. MQ接收訊息並將訊息資料持久化到訊息儲存(持久化操作為可選配置);
  3. MQ向Producer返回訊息的接收結果(返回值、異常);
  4. Consumer監聽並消費MQ中的訊息;
  5. Consumer獲取到訊息後執行業務處理;
  6. Consumer對已成功消費的訊息向MQ進行ACK確認(確認後的訊息將從MQ中刪除)。

    • 佇列訊息模型的特點:

      1. 訊息生產者將訊息傳送到Queue中,然後訊息消費者監聽Queue並接收訊息;
      2. 訊息被確認消費以後,就會從Queue中刪除,所以訊息消費者不會消費到已經被消費的訊息;
      3. Queue支援存在多個消費者,但是對某一個訊息而言,只會有一個消費者成功消費。
    • 常規MQ佇列訊息的處理流程無法實現訊息傳送一致性;

    • 投遞訊息的流程其實就是訊息的消費流程,可細化。
    • 解決方案如下

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常規MQ佇列訊息的處理流程無法實現訊息傳送一致性,因此直接使用現成的MQ中介軟體產品無法實現可靠訊息最終一致性的分散式事務解決方案。

2.3 訊息冪等性

2.3.2 訊息重複傳送的原因

  1. 被動方應用接收到訊息,業務處理完成後應用出問題,訊息中介軟體不知道訊息處理結果,會重新投遞訊息。
  2. 被動方應用接收到訊息,業務處理完成後網路出問題,訊息中介軟體收不到訊息處理結果,會重新投遞訊息。
  3. 被動方應用接收到訊息,業務處理時間過長,訊息中介軟體因訊息超時未確認,會再次投遞訊息。
  4. 被動方應用接收到訊息,業務處理完成,訊息中介軟體問題導致收不到訊息處理結果,訊息會重新投遞。
  5. 被動方應用接收到訊息,業務處理完成,訊息中介軟體收到了訊息處理結果,但由於訊息儲存故障導致訊息沒能成功確認,訊息會再次投遞。

2.3.3 業務介面的冪等性設計

約束:被動方應用對於訊息的業務處理要實現冪等

  • 對於存在同一請求資料會發生重複呼叫的業務介面,介面的業務邏輯要實現冪等性設計。
  • 在實際的業務應用場景中,業務介面的冪等性設計,常結合可查詢操作一起使用。
    • 支付訂單建立:商戶編號 + 商戶訂單號 + 訂單狀態
    • 訂單更新處理:平臺訂單號 + 訂單狀態
    • 會計系統記賬:系統來源 + 請求號

2.4 方案一:本地訊息服務的設計

2.4.1 面臨問題

  1. 現成MQ中介軟體不支援訊息傳送的一致性
  2. 直接改造MQ中介軟體難度很大
  3. 有什麼變通的實現方式?

2.4.2 主要流程

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  1. 訊息儲存與業務儲存在同一個本地事務中進行,訊息儲存後設置為待確認狀態,並非同步將訊息傳送(注意需要非同步傳送訊息,不要影響主流程).
  2. 通過一定策略不斷將待確認的訊息重新發送.
  3. 業務方回收到訊息,成功處理業務,並持久化完成後調主動方介面,通知主動方此訊息已經處理完成,主動方將資料庫中訊息狀態改為已傳送.
  4. 實現一個訊息管理系統,手動處理多次重發失敗已死亡的訊息.

2.4.3 優勢

  1. 訊息實時性較高
  2. 從應用設計開發的角度實現了訊息資料的可靠性,訊息資料的可靠性不依賴於MQ中介軟體,弱化了對MQ中介軟體的依賴
  3. 方案輕量容易實現

2.4.4 劣勢

  1. 業務繫結,耦合性強,不通用
  2. 訊息資料與業務資料同庫,佔用業務系統資源
  3. 業務系統在使用關係型資料庫的情況下,訊息服務效能會受到關係型資料庫併發效能的侷限

2.5 方案二:獨立訊息服務

2.5.1 面臨問題

  1. 現成MQ中介軟體不支援訊息傳送的一致性
  2. 直接改造MQ中介軟體難度很大
  3. 有什麼變通的實現方式?

2.5.2 主要流程

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  1. 儲存預傳送訊息(主動方業務執行之前進行,預傳送的訊息儲存後狀態為待確認)
  2. 確認併發送訊息(主動方業務完成之後,主動方或訊息狀態確認系統通過此介面將訊息變為取消或傳送中)
  3. 查詢狀態確認超時的訊息(訊息狀態確認系統使用)
  4. 確認訊息已被成功消費(被動方業務執行完成之後呼叫)
  5. 查詢消費確認超時的資訊

2.5.3 優勢

  1. 訊息服務獨立部署,獨立維護,獨立伸縮
  2. 訊息儲存可以按需選擇不同的資料庫來整合實現
  3. 訊息服務可以被相同的使用場景共用,降低訊息重複建設訊息服務的成本
  4. 從應用設計開發的角度實現了訊息資料的可靠性,訊息資料的可靠性不依賴於MQ中介軟體,弱化了MQ中介軟體特性的依賴
  5. 降低了業務系統與系統間的耦合,有利於系統的擴充套件維護

2.5.4 劣勢

  1. 一次訊息需要傳送兩次請求
  2. 主動方應用系統需要實現業務操作狀態校驗查詢介面