簡(jiǎn)單高效！本地消息表助你輕松實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)

作者：軟件求生 2024-06-07 08:06:36

通過本地消息表，我們可以優(yōu)雅地解決分布式事務(wù)中的數(shù)據(jù)一致性問題。它簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，性能高且可靠性強(qiáng)，是一種非常實(shí)用的分布式事務(wù)解決方案。當(dāng)然，它也有一些不足，需要在具體應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行權(quán)衡和優(yōu)化。

Hello,大家好！我是小米，一個(gè)熱愛技術(shù)的29歲程序員，今天我們來聊聊分布式系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵問題——分布式事務(wù)。作為技術(shù)人，你是否曾經(jīng)因?yàn)榉植际绞聞?wù)的問題而頭疼不已呢？今天我就和大家分享一下，如何通過本地消息表來優(yōu)雅地解決分布式事務(wù)問題。

什么是分布式事務(wù)？

在單體應(yīng)用中，事務(wù)管理相對(duì)簡(jiǎn)單，通過數(shù)據(jù)庫的ACID特性（原子性、一致性、隔離性、持久性）來確保數(shù)據(jù)的一致性。然而，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，系統(tǒng)架構(gòu)逐漸演變?yōu)槲⒎?wù)架構(gòu)，多個(gè)服務(wù)之間需要協(xié)同工作。這時(shí)候，事務(wù)管理變得復(fù)雜起來，因?yàn)閿?shù)據(jù)操作分布在不同的服務(wù)和數(shù)據(jù)庫上。

分布式事務(wù)是指跨多個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)源或服務(wù)的事務(wù)。它需要確保所有參與的操作要么全部成功，要么全部回滾，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

常見的分布式事務(wù)解決方案

在討論本地消息表之前，我們先了解一下常見的分布式事務(wù)解決方案：

1. 二階段提交（2PC）

二階段提交協(xié)議是經(jīng)典的分布式事務(wù)協(xié)議，分為準(zhǔn)備階段和提交階段。在準(zhǔn)備階段，協(xié)調(diào)者向所有參與者詢問是否可以提交事務(wù)，如果所有參與者都同意，進(jìn)入提交階段；否則，進(jìn)入回滾階段。

雖然2PC可以保證事務(wù)的一致性，但它存在一些問題：

性能開銷大：準(zhǔn)備階段和提交階段需要兩次網(wǎng)絡(luò)通信，增加了延遲。
單點(diǎn)故障：協(xié)調(diào)者的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)事務(wù)掛起。
鎖定資源：在準(zhǔn)備階段，參與者會(huì)鎖定資源，影響系統(tǒng)的并發(fā)性。

2. 三階段提交（3PC）

三階段提交協(xié)議是對(duì)二階段提交的改進(jìn)，增加了一個(gè)預(yù)提交階段，以減少單點(diǎn)故障和提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性。但它仍然存在性能開銷大和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高的問題。

3. TCC（Try-Confirm/Cancel）

TCC模型將事務(wù)分為三個(gè)階段：

Try階段：預(yù)留資源
Confirm階段：確認(rèn)執(zhí)行
Cancel階段：取消執(zhí)行

TCC比2PC更靈活，但需要業(yè)務(wù)層面實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償邏輯，增加了開發(fā)成本。

4. 本地消息表

接下來，我們重點(diǎn)介紹一種比較簡(jiǎn)單、實(shí)用且高效的解決方案——本地消息表。

本地消息表的原理

本地消息表是一種通過在本地?cái)?shù)據(jù)庫中記錄消息狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)的方法。其核心思想是將業(yè)務(wù)操作和消息記錄放在同一個(gè)本地事務(wù)中，確保它們要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗。然后，通過一個(gè)獨(dú)立的消息調(diào)度器異步地將消息發(fā)送到消息隊(duì)列中，從而實(shí)現(xiàn)跨服務(wù)的事務(wù)一致性。

具體流程如下：

業(yè)務(wù)操作與消息記錄：在同一個(gè)本地事務(wù)中，完成業(yè)務(wù)操作并將消息記錄插入本地消息表。
消息調(diào)度器：一個(gè)獨(dú)立的消息調(diào)度器不斷掃描本地消息表，找到需要發(fā)送的消息，并將其發(fā)送到消息隊(duì)列。
消費(fèi)消息：其他服務(wù)從消息隊(duì)列中消費(fèi)消息，并執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。

通過這種方式，我們將跨服務(wù)的分布式事務(wù)問題轉(zhuǎn)化為本地事務(wù)問題，利用本地?cái)?shù)據(jù)庫的ACID特性，確保業(yè)務(wù)操作和消息記錄的一致性。

本地消息表的實(shí)現(xiàn)步驟

下面我們?cè)敿?xì)介紹一下本地消息表的具體實(shí)現(xiàn)步驟：

1. 創(chuàng)建本地消息表

首先，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建一張消息表，用于記錄需要發(fā)送的消息。例如：

圖片

這張表包含以下字段：

id：消息的唯一標(biāo)識(shí)
message_content：消息的內(nèi)容
status：消息的狀態(tài)（NEW, SENT, FAILED）
created_at：消息的創(chuàng)建時(shí)間
updated_at：消息的更新時(shí)間

2. 業(yè)務(wù)操作與消息記錄放在同一個(gè)事務(wù)中

在進(jìn)行業(yè)務(wù)操作時(shí)，將消息記錄插入本地消息表。例如，在訂單服務(wù)中創(chuàng)建訂單時(shí)：

圖片

通過使用@Transactional注解，確保業(yè)務(wù)操作和消息記錄在同一個(gè)本地事務(wù)中執(zhí)行。

3. 消息調(diào)度器

消息調(diào)度器是一個(gè)獨(dú)立的組件，它不斷掃描本地消息表，找到需要發(fā)送的消息，并將其發(fā)送到消息隊(duì)列。例如：

這里使用Spring的@Scheduled注解，每隔5秒執(zhí)行一次消息發(fā)送任務(wù)。首先，從本地消息表中查找狀態(tài)為NEW的消息，然后將消息發(fā)送到消息隊(duì)列。如果發(fā)送成功，更新消息狀態(tài)為SENT；如果發(fā)送失敗，更新消息狀態(tài)為FAILED。

4. 消費(fèi)消息

其他服務(wù)從消息隊(duì)列中消費(fèi)消息，并執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。例如，在庫存服務(wù)中，消費(fèi)訂單創(chuàng)建的消息，進(jìn)行庫存扣減：

通過消息隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)了跨服務(wù)的異步通信和事務(wù)一致性。

本地消息表的優(yōu)勢(shì)

本地消息表解決方案相比于其他分布式事務(wù)解決方案，有以下幾個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)：

簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)：本地消息表基于數(shù)據(jù)庫的本地事務(wù)，不需要引入復(fù)雜的分布式事務(wù)協(xié)議，降低了實(shí)現(xiàn)難度。
高性能：業(yè)務(wù)操作和消息記錄在同一個(gè)本地事務(wù)中執(zhí)行，避免了跨網(wǎng)絡(luò)通信的開銷，提高了系統(tǒng)性能。
高可靠性：通過獨(dú)立的消息調(diào)度器，確保消息最終一定會(huì)發(fā)送到消息隊(duì)列，即使發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障或服務(wù)重啟，也不會(huì)丟失消息。

本地消息表的不足

當(dāng)然，本地消息表也有一些不足之處：

開發(fā)復(fù)雜度：需要手動(dòng)實(shí)現(xiàn)消息調(diào)度器和消息表的管理邏輯，增加了開發(fā)工作量。
延遲性：由于消息發(fā)送是異步進(jìn)行的，可能會(huì)有一定的延遲，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)景，需要額外優(yōu)化。
消息冪等性：需要確保消息的冪等性，避免重復(fù)消費(fèi)造成數(shù)據(jù)不一致。