微服务架构之幂等性问题及设计思想，你不得不知的一些幂等方案

Love The Way You Lie 2021-12-15 12:11 301阅读 0赞

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# **前言** #

小伙伴们有没有遇到过**生产环境经常出现过重复的数据？**在排查问题的时候，数据又是正常的。这个是何解呢？**怎么会出现这种情况，而且还很难排查问题**。今天我给大家分享一下这里的原因，以及解决方案。

# **罪魁祸首** #

产生**重复数据或数据不一致**（假定程序业务代码没问题），绝大部分就是发生了**重复的请求**，**重复请求是指同一个请求因为某些原因被多次提交**。导致这个情况会有**几种场景**：

> 1）**微服务场景**，在我们传统应用架构中调用接口，要么成功，要么失败。但是**在微服务架构下，会有第三个情况【未知】，也就是超时**。如果超时了，**微服务框架会进行重试。**2）用户**交互的时候多次点击**。如：快速点击按钮多次。3）MQ消息中间件，**消息重复消费**4）第三方平台的接口（如：支付成功回调接口），因为异常也会导致多次异步回调 5）其他中间件/应用服务根据自身的特性，也有可能进行重试。

我们知道了发生的原因，**本质就是多次请求了，那如何解决呢？**

# **幂等性** #

有些小伙伴们会想到**幂等**这个词，是的，就是我们在设计某些接口时，要考虑如何保证接口幂等，**那什么是接口幂等呢？**

> 网上是这样介绍的【接口的幂等性实际上就是**接口可重复调用**,在调用方多次调用的情况下,接口**最终得到的结果是一致的**】

网上的说法定义，有点不是太正确，我们看下怎么不正确

> 如**一个线程请求用户列表接口**：select \* from user，返回用户表中的数据，而**另一个线程往用户表插入数据**。那请求用户列表的线程返回的数据每次都不一样，那按照上面的说法，**查询用户列表的接口就不是幂等的，**这显然是不正确的。

老顾的理解应该是**多次调用对系统的产生的影响是一样的，即对资源的作用是一样的，但是返回值允许不同。**

# **幂等场景** #

我们来看一下SQL相关业务**是否幂等？**

一、**查询**，select \* from user where xxx，不会对数据产生任何变化，**具备幂等性**。

二、**新增**，insert into user(userid,name) values(1,'a')，

> 如**userid为唯一主键**，即重复操作上面的业务，只会插入一条用户数据，**具备幂等性**。如**userid不是主键**，可以重复，那上面业务多次操作，数据都会新增多条，**不具备幂等性**。

三、**修改**，区分直接赋值和计算赋值。

> 1、**直接赋值**，update user set point = 20 where userid=1，不管执行多少次，point都一样，**具备幂等性**。2、**计算赋值**，update user set point = point + 20 where userid=1，每次操作point数据都不一样，**不具备幂等性**。

四、**删除**，delete from user where userid=1，多次操作，结果一样，**具备幂等性。**

上面场景中，我们发现新增没有唯一主键约束的数据，和修改计算赋值型操作都不具备幂等性

**那怎么去解决呢？**

> 网上介绍很多，但介绍的太简单了，且关键点都没有介绍到。老顾这里只介绍常用的方案

# **token机制** #

token方式的流程，上一张图，比较清晰

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微服务架构之幂等性问题及设计思想，你不得不知的一些幂等方案

上图就是**token+redis的幂等方案**，适用绝大部分场景。主要思想：

> 1、服务端**提供了发送token的接口**。我们在分析业务的时候，**哪些业务是存在幂等问题的**，就**必须在执行业务前，先去获取token**，服务器会把**token保存到redis**中。（微服务肯定是分布式了，如果单机就适用jvm缓存）。2、然后**调用业务接口请求时，把token携带过去**，一般放在请求头部。3、服务器**判断token是否存在redis**中，**存在表示第一次请求**，可以继续执行业务，执行业务完成后，**最后需要把redis中的token删除**。4、如果**判断token不存在redis**中，就表示是**重复操作，直接返回重复标记给client**，这样就保证了业务代码，不被重复执行。

这种方案是比较常用的方案，也是网上经常介绍的，但是有一点不同的地方：

> 网上方案：检验token存在（表示第一次请求）后，**就立刻删除token，再进行业务处理**上面方案：检验token存在（表示第一次请求）后，**先进行业务处理，再删除token**

**关键点就是 先删除token，还是后删除token。**

**一、网上方案缺点**

> 我们看下网上方案，**先删除token**，这是出现系统问题导致**业务处理出现异常**，业务处理没有成功，接口调用方也没有获取到明确的结果，然后**进行重试，但token已经删除掉了**，服务端判断token不存在，**认为是重复请求，就直接返回了**，无法进行业务处理了。

**二、上面方案缺点**

> **后删除token**也是会存在问题的，如果进行业务处理成功后，删除redis中的token失败了，这样就导致了有可能会发生重复请求，因为token没有被删除

小伙伴们有没有发现，其实上面的问题就是**数据库和缓存redis数据不一致**的问题。之前老顾分享了一篇文章，里面详细介绍了**如何解决数据库和缓存redis数据不一致的问题**。小伙伴们可自行查阅。

> 其实根据这个场景的业务，可以有个简单的处理方式。**老顾推荐是网上方案先删除token**，先保证不会因为重复请求，业务数据出现问题。顶多再让用户处理一次。

出现业务异常，可以让调用方配合处理一下，**重新获取新的token，再次由业务调用方发起重试请求就ok了**。

# **token机制缺点** #

小伙伴们有没有发现，**业务请求每次请求，都会有额外的请求（一次获取token请求、判断token是否存在的业务）**。其实真实的生产环境中，**1万请求也许只会存在10个左右的请求会发生重试**，为了这10个请求，我们让**9990个请求都发生了额外的请求**。（当然redis性能很好，耗时不会太明显）

# **乐观锁机制** #

关于乐观锁老顾之前也讲过，大家可以去查阅。**乐观锁这里解决了计算赋值型的修改场景**。我们对之前的sql语句进行修改。

<pre style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; box-sizing: border-box; font-family: Consolas, Menlo, Courier, monospace; font-size: 16px; white-space: pre-wrap; position: relative; line-height: 1.5; color: rgb(153, 153, 153); margin: 1em 0px; padding: 12px 10px; background: rgb(244, 245, 246); border: 1px solid rgb(232, 232, 232); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">update user  
set point = point + 20, version = version + 1  
where  
userid=1  
and  
version=1  
</pre>

**加上了版本号后，就让此计算赋值型业务，具备了幂等性**。

# **乐观锁机制缺点** #

就是在操作业务前，需要先查询出当前的version版本

# **唯一主键机制** #

这个机制是**利用了数据库的主键唯一约束的特性**，解决了在**insert场景**时幂等问题。但主键的要求不是自增的主键，这样就需要业务**生成全局唯一**的主键，之前老顾的文章也介绍过**分布式唯一主键ID**的生成，可自行查阅。如果是**分库分表场景下**，**路由规则要保证相同请求下**，**落地在同一个数据库和同一表中**，要不然**数据库主键约束就不起效果**了，因为是不同的数据库和表主键不相关。因为对主键有一定的要求，这个方案就跟业务有点耦合了，**无法用自增主键了**。

# **去重表机制** #

**这个方案业务中要有唯一主键**，这个去重表中只要一个字段就行，**设置唯一主键约束**，当然根据业务自行添加其他字段。主要流程上图

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微服务架构之幂等性问题及设计思想，你不得不知的一些幂等方案

上面的主要流程就是 **把唯一主键插入去重表，再进行业务操作，且他们在同一个事务中。**这个保证了重复请求时，因为去重表有唯一约束，导致请求失败，**避免了幂等问题**。

> 这里要注意的是，**去重表和业务表应该在同一库中**，这样就保证了在同一个事务，即使业务操作失败了，也会把去重表的数据回滚。**这个很好的保证了数据一致性**。

这个方案也是比较常用的，**去重表是跟业务无关的**，很多业务可以共用同一个去重表，只要规划好唯一主键就行了。

# **总结** #

上面介绍了一些幂等方案，小伙伴们根据自身的业务进行选择，**尽量不要让系统变的复杂**，所以**推荐唯一主键和乐观锁方式，因为实现比较简单**。好了，今天就介绍到这里，谢谢大家！！！

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