分佈式系統中的冪等性
1.冪等性介紹
冪等的概念來自數學，比如對於一元函數來說滿足：f(f(x))=f(x)
即可稱爲滿足冪等性
在計算機科學中，一個操作如果多次執行產生的影響與一次執行產生的影響相同，這樣的操作即符合冪等性
在分佈式系統中，服務消費方調用服務提供方的接口，多次調用的結果應該與一次調用的結果一樣，這正是分佈式環境下冪等性的語義。
爲什麼冪等性對於分佈式系統而言如此重要？
因爲子啊分佈式環境下，服務調用方一般採用http協議或rpc或MQ的方式，即雙方需要通過網絡進行通信，而因爲網絡故障或者消息超時的存在，可能服務消費方已經成功調用了服務提供方的服務接口，但是消費方沒有收到來自對方的成功響應，導致消費方以爲服務調用失敗從而再次進行調用，也就是網絡的不可靠性導致了服務接口被多次調用的可能。
分佈式系統必須保證在這種情況下，即使接口被多次調用，它對系統產生的影響應該與該接口只被調用一次的結果一樣
2.冪等性場景
在微服務架構下，不同的微服務間會有大量的基於http，rpc或MQ消息的網絡通信，接口的重複調用以及消息的重複消費可能會經常發生，比如以下情況
- 調用訂單創建接口，第一次調用超時，調用方又嘗試了一次，但其實第一次調用已經成功，只是調用方沒有及時收到響應
- 訂單支付成功後，需要向MQ發送一條消息，但該消息重複發送兩條
- 網絡波動導致服務方的接口被調用了兩次
- 用戶在使用產品時，無意地觸發多筆交易
- 某些未關閉的重試機制
微服務架構應該具有冪等性，當接口被重複調用時，消息被重複消費時，對系統的產生的影響應該和接口被調用一次，消息被消費時一樣
3.crud操作的冪等性分析
- 新增請求：不具備冪等性
- 查詢請求：重複查詢不會影響系統狀態，查詢天然具有冪等性
- 基於主鍵的更新請求
要更新的值依賴於前值，不具備冪等性
要更新的值不依賴於前值，具有冪等性 - 刪除請求
基於主鍵的物理刪除具有冪等性
基於主鍵的邏輯刪除也具有冪等性
總結：通常只需要對新增請求和更新請求作冪等性保證
4.如何解決冪等性問題
- 全局唯一ID
根據業務生成一個全局唯一ID，在調用接口時會傳入該ID，接口提供方會從相應的存儲系統，比如redis中去檢索這個全局ID是否存在，如果存在則說明該操作已經執行過了，將拒絕本次服務請求；否則將相應該服務請求並將全局ID存入存儲系統中，之後包含相同業務ID參數的請求將拒絕 - 去重表
這種方法適用於在業務中有唯一標識的插入場景。比如支付場景中，一個訂單隻會支付一次，可以建立一張去重表，將訂單ID作爲唯一索引。把支付並且寫入支付單據到去重表放入一個事務中，這樣當出現重複支付時，數據庫就會拋出唯一約束異常，操作就會回滾。這樣保證了訂單隻會被支付一次 - 多版本併發控制
適合對更新請求作冪等性控制，比如要更新商品的名字，這是就可以在更新的接口中增加一個版本號來做冪等性控制 - 狀態機控制
適合有狀態機流轉情況下，比如訂單的創建和付款，訂單的創建肯定是在付款之前。這是可以添加一個int類型的字段來表示訂單狀態，創建狀態爲0，付款成功爲100，付款失敗爲99。 - 插入或更新
在MySQL數據庫中，如果insert語句後面帶上ON DUPLICATE KEY UPDATE子句，而要插入的行與表中現有記錄的唯一索引或者主鍵索引產生重複值，則對舊值進行更新；否則執行新紀錄的插入