分布式事務(wù)｜可靠消息最終一致性方案

事務(wù)想必大家并不陌生，比如經(jīng)常被人提起的ACID，但是為了后續(xù)的分布式事務(wù)的內(nèi)容，我們先來(lái)聊聊 ACID，然后再介紹下什么是分布式事務(wù)，最后著重講下基于可靠消息的分布式事務(wù)解決方案。

什么是事務(wù)

嚴(yán)格意義上的事務(wù)應(yīng)該是具備原子性、一致性、隔離性和持久性，簡(jiǎn)稱 ACID。

1. 原子性（Atomicity），可以理解為一個(gè)事務(wù)內(nèi)的所有操作要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。
2. 一致性（Consistency），可以理解為數(shù)據(jù)是滿足完整性約束的，也就是不會(huì)存在中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)，比如你錢包有100，我錢包有100，你給我打50塊，此時(shí)你錢包的錢應(yīng)該是50，我錢包的錢應(yīng)該是150，不會(huì)存在我錢加了，你錢沒扣的中間狀態(tài)。
3. 隔離性（Isolation），指的是多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的時(shí)候不會(huì)互相干擾，即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的數(shù)據(jù)對(duì)于其他事務(wù)來(lái)說(shuō)是隔離的。
4. 持久性（Durability），指的是一個(gè)事務(wù)完成了之后數(shù)據(jù)就被永遠(yuǎn)保存下來(lái)，之后的其他操作或故障都不會(huì)對(duì)事務(wù)的結(jié)果產(chǎn)生影響。

而通俗意義上事務(wù)就是為了使得一些更新操作要么都成功，要么都失敗。

什么是分布式事務(wù)

分布式事務(wù)顧名思義就是要在分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)事務(wù)，它其實(shí)是由多個(gè)本地事務(wù)組合而成。

一次大的操作由不同的小操作組成的，這些小的操作分布在不同的服務(wù)器上，分布式事務(wù)需要保證這些小操作要么全部成功，要么全部失敗。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，分布式事務(wù)就是為了保證不同數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)一致性。

常見的分布式事務(wù)的解決方案有以下幾種:2PC,3PC,TCC,本地消息表、可靠消息最終一致性、盡最大努力通知等

今天我們就著重講講可靠消息最終一致性的解決方案

什么是可靠消息最終一致性方案

可靠消息最終一致性方案是指當(dāng)事務(wù)發(fā)起方執(zhí)行完成本地事務(wù)后發(fā)出消息到消息中間件，事務(wù)參與方(消息消費(fèi)者)一定能夠接收到消息并處理事務(wù)成功，此方案強(qiáng)調(diào)的是只要消息發(fā)給事務(wù)參與方，則最終事務(wù)要達(dá)到一致。

這個(gè)方式存在哪些問題？

此方案是通過(guò)消息中間件實(shí)現(xiàn)的，事務(wù)發(fā)起方（消息生產(chǎn)方）將消息發(fā)給消息中間件，事務(wù)參與方從消息中間件接收消息，由于網(wǎng)絡(luò)通信的不確定性會(huì)導(dǎo)致分布式事務(wù)問題，如下圖：

1. 本地事務(wù)與消息的原子性問題

如上圖在虛線框內(nèi)，存在以下幾種情況：

1）本地事務(wù)提交失敗，則消息不發(fā)送。
2）本地事務(wù)成功，消息發(fā)送失敗，本地事務(wù)回滾。
3）本地消息成功，消息超時(shí)，本地事務(wù)回滾，消息最終失敗。
4）本地消息成功，消息超時(shí)，本地事務(wù)回滾，消息最終成功。

綜上所述，存在第四種情況，造成本地事務(wù)，與消息參與方的事務(wù)不一致。

2. 事務(wù)參與方接收消息的可靠性。
   

消息中間件與事務(wù)參與方要確保能夠成功消費(fèi)到消息。

3. 消息重復(fù)消費(fèi)
   

注意事務(wù)參與方的接口冪等性問題，消息參與方可能已經(jīng)成功消費(fèi)，由于網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致消息中間件認(rèn)為消息未消費(fèi)，發(fā)起重試之后產(chǎn)生的問題。

解決方案

1. 本地消息表
   

本地消息表的關(guān)鍵在于本地有一張存儲(chǔ)消息日志的記錄表，需要啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)任務(wù)去不停地掃描消息日志記錄，確保消息能夠被發(fā)送。具體流程如下圖：

上圖流程：

1）事務(wù)發(fā)起方本地事務(wù)執(zhí)行成功，在本地消息表中記錄消息日志。
2）啟動(dòng)定時(shí)任務(wù)，循環(huán)掃描本地消息表。
3）定時(shí)任務(wù)掃描到消息則發(fā)送消息到消息中間件。
4）消息中間件收到消息，成功返回消息發(fā)送成功通知給事務(wù)發(fā)起方。
5）事務(wù)發(fā)起方收到消息發(fā)送成功則刪除日志消息。
6）事務(wù)參與方訂閱消息，消費(fèi)消息。
7）事務(wù)參與方處理本地事務(wù)。
8）本地事務(wù)處理成功，發(fā)送成功ack給消息中間件。

需要注意的點(diǎn):
事務(wù)參與方保證接口冪等性。

2. RocketMq事務(wù)消息方案
   

Apache RocketMQ 4.3之后的版本正式支持事務(wù)消息，為分布式事務(wù)實(shí)現(xiàn)提供了便利性支持。在RocketMQ 4.3后實(shí)現(xiàn)了完整的事務(wù)消息，實(shí)際上其實(shí)是對(duì)本地消息表的一個(gè)封裝，將本地消息表移動(dòng)到了MQ內(nèi)部，解決 Producer 端的消息發(fā)送與本地事務(wù)執(zhí)行的原子性問題。

實(shí)現(xiàn)流程：

1）事務(wù)發(fā)起方發(fā)送Half事務(wù)消息
2）RocketMq回復(fù)Half發(fā)送成功
3）事務(wù)發(fā)起方執(zhí)行本地事務(wù)
4）事務(wù)發(fā)起方執(zhí)行本地事務(wù)成功，發(fā)送commit到RocketMq，mq投遞消息到事務(wù)參與方；事務(wù)發(fā)起方執(zhí)行本地事務(wù)失敗，發(fā)送rollback到RocketMq，mq刪除消息。
5）當(dāng)RocketMq一定時(shí)間內(nèi)未收到來(lái)自事務(wù)發(fā)起方的確認(rèn)信息，會(huì)對(duì)事務(wù)發(fā)起方進(jìn)行事務(wù)回查。
6）事務(wù)發(fā)起方查詢本地事務(wù)狀態(tài)。
7）事務(wù)發(fā)起方根據(jù)查詢到的事務(wù)狀態(tài)發(fā)送commint/rollback到RocketMq。
8）當(dāng)RocketMq發(fā)起commit后，收到失敗或一定時(shí)間未收到成功ack，則會(huì)發(fā)起重試。

優(yōu)點(diǎn)：

消息數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)，降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)與消息系統(tǒng)之間的耦合。
吞吐量?jī)?yōu)于本地消息表方案。

缺點(diǎn)：

一次消息發(fā)送需要兩次網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求(half消息 + commit/rollback)。
需要實(shí)現(xiàn)消息回查接口。

其實(shí)每種分布式事務(wù)的解決方案都有優(yōu)劣，我們需要權(quán)衡利弊，選擇最合適業(yè)務(wù)場(chǎng)景的一種才是王道！

好了。今天就說(shuō)到這了，我還會(huì)不斷分享自己的所學(xué)所想，希望我們一起走在成功的道路上！