数据变更通知的一种方案

问题提出

我最近发现了一个很有意思的问题。常见的业务解决都是拉模型。如,当用户查询其订单,其流程是经过web层,服务层,到数据库,按照层级关系进行组织。上一层主动拉下一层的数据,下一层除非有人拉数据,否则不会执行任何的动作。

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这在某些情况下会出现一些问题。比如说有缓存的情况下。常见的即,在同一个服务内,不同的接口修改了底层的数据,但是却没有刷新缓存。

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当然,这在我们使用缓存的时候就预计到了会出现这种情况。多数情况下,也不会有什么问题。但是,如果一个业务需求既要求高性能——即要求QPS高,又要求响应时间短,同时还要求数据实时性好,那么这种常见的模式,很难满足了。我举一个例子来说,商家设定的有关价格的信息,是希望能够在客户端得到反馈的,而用户在客户端上访问量是极高的。这就是一个典型的场景。

通常对性能苛刻意味着需要进行缓存,而对数据实时性的要求,又是不好进行缓存的。它并非是不能缓存,可以通过设置缓存过期时间很短,以达到准实时性——如果业务允许的话。且不谈这个准实时是否能达到业务需求,单单一个设置短的缓存过期时间,就会带来缓存频繁刷新的问题。在数据不经常变化,并且高并发的情况下,短的过期时间,会给服务器带来巨大的压力,因为缓存过期还容易导致缓存穿透的问题。尤其是,如果数据不经常变动,那么设置一个短的过期时间,几乎毫无意义。

解决方案

当然,现在也有一种比较成熟的方案,只是没有见到成体系的文字描述,现在我记录于下。我称之为“预计算模型”。它强调的是,在数据变更途径可控的情况下,每次数据变更之后,重新计算各色业务。

这里要区别两个角色,一个是数据变更方,另外一个是业务方。使用到这份数据的业务方会有很多,但并不是所有的业务方都有这种苛刻的需求。所以实际上,这里的业务方仅仅指那些关心数据变动的业务方。数据变更方在数据变更之后需要通知业务方,那些关心这些变动的业务方,则立刻执行重新计算的逻辑。

这里额外讨论一下通知的方式。通知的方式有多种。不论采用何种方式,其核心在于,数据变更方不应该知道有谁关心这个变更。如果变更方必须知道要有几个业务方,以至于每次接入一个新的业务方的时候,都需要变更方更改自身的逻辑,那么这就是典型的反向耦合了。我有两个比较好的建议,第一个建议是采用观察者模式。这种模式要求观察者能够自动注册到被观察者(也就是业务变更方)处,如果需要被观察者主动寻找观察者,那么就陷入了反向耦合;另外一个建议是采用消息通知机制。

该模型最大的困难在于,很多时候无法控制所有的变更入口。更可怕的是,在当下控制住了入口,结果一段时间后,出现了一个新入口,而你却毫不知情。这很显然会出现数据不一致的情况。一种显而易见的缓解方法——它并不能彻底解决这个问题——就是,设置一个缓存过期的时间,或者在间隔一段时间之后执行一些修复操作,由程序检测到数据不一致的地方,并且将其同步到一致的状态。

避免出现这样情况的一种方法是,在数据持久化入口——通常也就是数据库访问层面做控制。举一个例子,使用spring的aop技术,在所有调用里面添加上通知机制的代码。这难免会带来性能的损耗。因此,可以提供异步通知机制。

实际上,在当下微服务盛行的时代,如果微服务划分得好的话,这些入口是很好收拢的。因为这些入口必然是位于微服务的边界之处,只要控制好了这几个地方,就等于控制住了别的地方。我反对的一种常见的错误实践,就是因为好几个微服务都由一个团队维护,因此他们会无意间打破这种边界,比如说A服务访问B服务的数据库,而不是通过B服务提供的服务来访问(不用怀疑,我吐槽的就是我们团队,233333)。

后记

这个模型实际上会有一些违背直觉的感觉。其实不然。如果从分层结构上说,这种举措,相当于底层主动通知上层。这是一种很典型的分层结构下的变更通知机制,有时候也被称为回调机制。它和一般的“底层调用上层”的区别就在于,它并没有直接调用上层,而仅仅是通知了上层。从这个意义上来说,使用观察者模式并不是一个很好的方案,采用消息机制,其耦合程度要更加弱。

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