微服务——一致性问题

微服务架构是一把双刃剑,我们在享受微服务对单体系统拆分后的红利的同时,也会遇到数据模型和服务之间不一致的问题。在微服务架构下多个服务通过非可靠的网络进行通信,如何让服务之间高效的通信和协作,如果保证系统之间状态的一致,都是我们需要解决的问题。
PS:本文只介绍原理,不提供具体实现,如需具体实现请询问度娘!哈哈哈哈哈!
1.ACID原则
2.CAP原则
3.BASE原则
4.分布式一致性协议
4.1.两段式提交协议
4.2.三段式提交协议
4.3.TCC
5.保证最终一致性的模式
5.1.查询模式
5.2.补偿模式
5.3.异步确保模式
5.4.定时校对模式
6.消息的幂等性处理
7.如何保证缓存一致性

ACID原则

A:Atomicity,原子性。
C:Consistency,一致性。
I:Isolation,隔离性。
D:Durability,持久性。
这个没啥讲的了,数据库基础了。
PS:NoSql完全不适合交易场景,主要用来做数据分析、报表、数据挖掘、推荐、日志处理、调用链跟踪等非核心交易场景。

CAP原则

C:Consistency,一致性。
A:Availability,可用性,较高的响应性能。
P:Partition tolerance,分区容忍性。即使网络上有部分消息丢失,但系统仍然可继续工作。

BASE原则

BA:Basically Available,基本可用。
S:Soft State,软状态,状态可以在一段时间内不同步。
E:Eventually Consistent,最终一致,在一定的时间窗口内,最终数据达成一致即可。
多数业务系统还是使用数据库记录的字段来记录任务的执行状态。

分布式一致性协议

两段式提交协议

准备阶段:锁定资源,执行操作,但是并不提交。
提交阶段:如果每个参与者明确返回准备成功,则协调者向参与者发起提交指令。

三段式提交协议

三段式提交协议是两阶段提交协议的改进版本。
询问阶段:协调者询问参与者是否可以完成指令。
准备阶段:如果在询问阶段所有参与者都返回可以执行操作,则协调者向参与者发送预执行请求,然后参与者写redo和undo日志,执行操作但是不提交操作。
提交阶段:如果参与者在尊卑阶段返回准备成功,也就是说预留资源和执行操作成功,则协调者向参与者发起提交指令。

TCC

TCC协议将一个任务拆分成Try,Confirm,Cancel三个步骤。

保证最终一致性的模式

现实系统的底线是仅仅需要达到最终一致性。

查询模式

任何服务操作都需要提供一个查询接口,用来向外部输出操作执行的状态。
为了能够实现查询,每个服务操作都需要有唯一的流水号标识。

补偿模式

如果每个操作都处于不正常的状态,则我们需要修正操作中有问题的子操作,这可能需要重新执行未完成的子操作,后者取消已经完成的子操作,通过修复使整个分布式系统达成一致。为了让系统最终达成一致状态而做的努力都叫补偿。

异步确保模式

异步确保模式是补偿模式的一个典型案例,经常应用到使用方对响应时间要求不太高的场景中,通常把这里操作从主流程中摘除,通过异步的方式进行处理,处理后把结果通过通知系统通知给使用方。
在实践中,通常通过定时捞取未完成的任务进行补偿操作来实现异步确保模式,只要定时系统足够鲁棒,则任何任务最终都会被成功执行。

定时校对模式

在操作主流程中的系统间执行校对操作,可以在时候异步的批量校对操作的状态。如果发现不一致的操作,则进行补偿。

消息的幂等性处理

因为网络环境的不可控,幂等性问题是不可避免的。例如:发送一次请求,因为网络异常报了超时,但是后台却已经执行成功。调用方收到超时提醒,重新发送了请求。这个时候就会有两条一模一样的记录,如果是金融行业,就可能会造成损失。
保证操作的幂等性的常用方法如下:
1.使用数据库表的唯一主键进行滤重,拒绝重复的请求。
2.使用分布式表对请求进行过滤。
3.使用状态流转的方向性来滤重,通常使用数据库的行级锁来实现。
4.根据业务的特点,操作本身就是幂等的,例如:删除一个资源,增加一个资源,获得一个资源等。

如何保证缓存一致性

在大规模、高并发系统中的一个常见的核心需求就是亿级的读需求,互联网的经典做法就是使用缓存来抗住读流量。
1.如果性能要求不是非常高,则尽量使用分布式缓存,而不是使用本地缓存。
2.写缓存时一定要完整,不能一部分有效,一部分无效。
3.使用缓存牺牲了一致性,为了提高性能,数据库与缓存只需要保持弱一致性。
4.读的顺序是先读缓存,后读数据库。写的顺序要先写数据库,后写缓存。

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