幂等性问题与解决方案
幂等概念来自数学,表示N次变换和1次变换的结果是相同的。这里讨论在某些场景下,客户端在调用服务没有达到预期结果时,会进行多次调用,为避免多次重复的调用对服务资源产生副作用,服务提供者会承诺满足幂等。HTTP/1.1中对幂等性的定义是:一次和多次请求某一个资源对于资源本身应该具有同样的副作用(网络超时等问题除外)。
也就是说,其任意多次执行对资源本身所产生的影响均与一次执行的影响相同。
幂等性是系统服务对外一种承诺(而不是实现),承诺只要调用接口成功,外部多次调用对系统的影响是一致的。声明为幂等的服务会认为外部调用失败是常态,并且失败之后必然会有重试
业务开发中,经常会遇到重复提交的情况,无论是由于网络问题无法收到请求结果而重新发起请求,或是前端的操作抖动而造成重复提交情况。在交易系统,支付系统这种重复提交造成的问题有尤其明显,比如:
很显然,声明幂等的服务认为,外部调用者会存在多次调用的情况,为了防止外部多次调用对系统数据状态的发生多次改变,将服务设计成幂等。
以SQL为例,有下面三种场景,只有第三种场景需要开发人员使用其他策略保证幂等性:
幂等使得客户端逻辑处理很简单,但是服务端逻辑会很复杂。满足幂等性服务需要包含两点逻辑:
执行是分两步执行的,后面一步依赖上面一步的查询结果,这样就无法保证原子性;无法保证原子性在高并发的情况下会存在问题:第二次请求在第一次请求的下一步订单状态没有修改为"已支付状态"时进行。
这个问题解决方案:将查询和变更状态操作加锁,并将并行操作改为串行执行
数据库唯一主键的实现主要是利用数据库中主键唯一约束的特性,一般来说唯一主键比较适用于“插入”时的幂等性,其能保证一张表中只能存在一条带该唯一主键的记录。
使用数据库唯一主键完成幂等性时需要注意的是,该主键一般来说并不是使用数据库中自增主键,而是使用分布式 ID 充当主键,这样才能能保证在分布式环境下 ID 的全局唯一性。
适用操作
使用限制
主要流程如下:
数据库乐观锁方案一般只能适用于执行更新操作的过程,我们可以提前在对应的数据表中多添加一个字段,充当当前数据的版本标识。
这样每次对该数据库该表的这条数据执行更新时,都会将该版本标识作为一个条件,值为上次待更新数据中的版本标识的值。
适用操作
使用限制
为了每次执行更新时防止重复更新,确定更新的一定是要更新的内容,我们通常都会添加一个 version 字段记录当前的记录版本, 这样在更新时候将该值带上,那么只要执行更新操作就能确定一定更新的是某个对应版本下的信息。
这样每次执行更新时候,都要指定要更新的版本号,如下操作就能准确更新 version=5 的信息:
UPDATE my_table SET price=price+50,version=version+1 WHERE id=1 AND version=51.
上面 WHERE 后面跟着条件 id=1 AND version=5 被执行后,id=1 的 version 被更新为 6,所以如果重复执行该条 SQL 语句将不生效,因为 id=1 AND version=5 的数据已经不存在,这样就能保住更新的幂等,多次更新对结果不会产生影响。
针对客户端连续点击或者调用方的超时重试等情况,例如提交订单,此种操作就可以用 Token 的机制实现防止重复提交。
简单的说就是
适用操作
使用限制
所谓请求序列号,其实就是每次向服务端请求时候附带一个短时间内唯一不重复的序列号,该序列号可以是一个有序 ID,也可以是一个订单号,一般由下游生成,在调用上游服务端接口时附加该序列号和用于认证的ID。
当上游服务器收到请求信息后拿取该 序列号和下游认证ID进行组合,形成用于操作Redis的Key,然后到 Redis 中查询是否存在对应的 Key 的键值对,根据其结果:
适用操作
使用限制
幂等性是开发当中很常见也很重要的一个需求,尤其是支付、订单等与金钱挂钩的服务,保证接口幂等性尤其重要。在实际开发中,我们需要针对不同的业务场景我们需要灵活的选择幂等性的实现方式:
类似于前端重复提交、重复下单、没有唯一ID号的场景,可以通过Token与Redis配合的“防重Token方案”实现更为快捷。
方案名称 | 适用方法 | 实现复杂度 | 方案缺点 |
---|---|---|---|
数据库唯一主键 | 插入和删除操作 | 简单 | 只能用于插入和删除以及存在唯一主键的场景 |
数据库乐观锁 | 更新操作 | 简单 | 只能用于更新操作、表需要额外添加字段 |
请求序列号 | 都可以 | 简单 | 需要保证下游生成唯一序列号、需要redis保证可靠存储已请求的序列号 |
放重token令牌 | 都可以 | 适中 | 需要redis存储生成等token串 |
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