二、彻底解决分布式系统一致性的问题

什么是一致性

强一致性(传统IT时代):你中有我,我中有你
弱一致性(互联网是时代):分布式应用系统的的一致性和数据的一致性

一致性问题

  • 下订单和扣库存
    订单和库存如何保持一致
    不一致的后果:超卖,少卖,运营成本增加,严重情况下需要赔付
  • 同步调用超时
    系统A同步调用系统B超时,系统A可以明确得到超时反馈,但是无法确定B系统是否已经完成预设的功能。于是,系统A应该继续做什么,如何反馈给使用方。
  • 异步回调超时
    系统A同步调用系统发起B发起指令,系统B采用受理模式,受理后则返回成功信息,然后系统B处理后异步通知系统A处理结果,在这个过程中,如果系统A由于某种原因迟迟没有收到回调结果,那么这个两个系统间的状态就不一致。

不一致的后果:导致系统间发生错误,在严重情况下会影响核心链路上的交易的状态准确性,甚至会导致资金损失。

  • 掉单
    分布式系统中,两个系统协作处理一个流程,分别为对方的上下游,如果一个系统中存在一个请求(通常指订单),另外一个系统中不存在,则会导致掉单

后果:严重,有时会导致资金损失

  • 系统间状态不一致
  • 缓存和数据库不一致
  • 本地缓存节点间不一致
  • 缓存数据结构不一致

解决一致性问题的模式和思路

酸碱平衡理论

  • ACID

A:Atomicity原子性
C:Consistency 一致性
I:Isolation 隔离性
D:Durability 持久性

  • CAP
    C:Consistency 一致性
    A:Availability可用性
    P:Partition tolerance分区容忍性
  • BASE
    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

对酸碱平衡的总结

  • 使用向上扩展(强悍的硬件)并运行专业的关系型数据能够保证强一致性,能用向上扩展解决的问题都不是问题。
  • 如果向上扩展的成本很高,则可以对廉价的硬件运行的开源关系型数据库进行水平伸缩和分片,将相关数据分到数据库的同一个片上,仍能够使用关系型数据库保证事务。
    如果业务规则限制,无法将相关数据库分到同一个分片上,就需要实现最终一致性,在记录事务的软状态(中间状态、临时状态)时若出现不一致,则可以通过系统自动化或者人工干预来修复不一致的问题。

分布式一致性协议

两阶段提交协议

准备阶段
提交阶段
存在的问题:阻塞、单点故障、脑裂

三阶段提交协议

询问阶段
准备阶段
提交阶段

TCC

保证最终一致性的模式

查询模式
补偿模式
异步确保模式
定期校对模式
可靠消息模式
缓存一致性模式

超时处理模式

微服务的交互模式

  1. 同步调用模式
  2. 接口异步调用模式
  3. 消息队列异步处理模式

同步与异步的抉择

交互模式下的超时问题的解决方案

超时补偿的原则

迁移开关的设计

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