高併發實戰之冪等處理

一、背景

1. 前端重複提交選中的資料，應該後臺只產生對應這個資料的一個反應結果。
2. 我們發起一筆付款請求，應該只扣使用者賬戶一次錢，當遇到網路重發或bug重發，也應該只扣一次錢；
3. 傳送訊息，也應該只發一次，同樣的簡訊發給使用者，使用者會哭的；
4. 建立業務訂單，一次業務請求只能建立一個，建立多個就會出大問題。

二、什麼事冪等

一個操作，不論執行多少次，產生的效果和返回的結果都是一樣的

三、實現冪等有哪些思路

1. 查詢操作

查詢一次和查詢多次，在資料不變的情況下，查詢結果是一樣的。select是天然的冪等操作

2. 刪除操作

刪除操作也是冪等的，刪除一次和多次刪除都是把資料刪除。(注意可能返回結果不一樣，刪除的資料不存在，返回0，刪除的資料多條，返回結果多個)

3.唯一索引，防止新增髒資料

比如：支付寶的資金賬戶，支付寶也有使用者賬戶，每個使用者只能有一個資金賬戶，怎麼防止給使用者建立資金賬戶多個，那麼給資金賬戶表中的使用者ID加唯一索引，所以一個使用者新增成功一個資金賬戶記錄

要點：

唯一索引或唯一組合索引來防止新增資料存在髒資料

（當表存在唯一索引，併發時新增報錯時，再查詢一次就可以了，資料應該已經存在了，返回結果即可）

4. token機制，防止頁面重複提交

業務要求：

頁面的資料只能被點選提交一次

發生原因：

由於重複點選或者網路重發，或者nginx重發等情況會導致資料被重複提交

解決辦法：

叢集環境：採用token加redis（redis單執行緒的，處理需要排隊）

單JVM環境：採用token加redis或token加jvm記憶體

處理流程：

1. 資料提交前要向服務的申請token，token放到redis或jvm記憶體，token有效時間

2. 提交後後臺校驗token，同時刪除token，生成新的token返回

token特點：

要申請，一次有效性，可以限流

注意：redis要用刪除操作來判斷token，刪除成功代表token校驗透過，如果用select+delete來校驗token，存在併發問題，不建議使用

5. 悲觀鎖

獲取資料的時候加鎖獲取

select * from table_xxx where id='xxx' for update;

注意：id欄位一定是主鍵或者唯一索引，不然是鎖表，會死人的

悲觀鎖使用時一般伴隨事務一起使用，資料鎖定時間可能會很長，根據實際情況選用

6. 樂觀鎖

樂觀鎖只是在更新資料那一刻鎖表，其他時間不鎖表，所以相對於悲觀鎖，效率更高。

樂觀鎖的實現方式多種多樣可以透過version或者其他狀態條件：

1）. 透過版本號實現

update table_xxx set name=#name#,version=version+1 where version=#version#

2）. 透過條件限制

update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where avai_amount-#subAmount# >= 0

要求：quality-#subQuality# >= ，這個情景適合不用版本號，只更新是做資料安全校驗，適合庫存模型，扣份額和回滾份額，效能更高

注意：樂觀鎖的更新操作，最好用主鍵或者唯一索引來更新,這樣是行鎖，否則更新時會鎖表，上面兩個sql改成下面的兩個更好

update table_xxx set name=#name#,version=version+1 where id=#id# and version=#version#

update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where id=#id# and avai_amount-#subAmount# >= 0

7. 分散式鎖

還是拿插入資料的例子，如果是分佈是系統，構建全域性唯一索引比較困難，例如唯一性的欄位沒法確定，這時候可以引入分散式鎖，透過第三方的系統(redis或zookeeper)，在業務系統插入資料或者更新資料，獲取分散式鎖，然後做操作，之後釋放鎖，這樣其實是把多執行緒併發的鎖的思路，引入多多個系統，也就是分散式系統中得解決思路。

要點：某個長流程處理過程要求不能併發執行，可以在流程執行之前根據某個標誌(使用者ID+字尾等)獲取分散式鎖，其他流程執行時獲取鎖就會失敗，也就是同一時間該流程只能有一個能執行成功，執行完成後，釋放分散式鎖(分散式鎖要第三方系統提供)

8. select + insert

併發不高的後臺系統，或者一些任務JOB，為了支援冪等，支援重複執行，簡單的處理方法是，先查詢下一些關鍵資料，判斷是否已經執行過，在進行業務處理，就可以了

注意：核心高併發流程不要用這種方法

9. 狀態機冪等

在設計單據相關的業務，或者是任務相關的業務，肯定會涉及到狀態機(狀態變更圖)，就是業務單據上面有個狀態，狀態在不同的情況下會發生變更，一般情況下存在有限狀態機，這時候，如果狀態機已經處於下一個狀態，這時候來了一個上一個狀態的變更，理論上是不能夠變更的，這樣的話，保證了有限狀態機的冪等。

注意：訂單等單據類業務，存在很長的狀態流轉，一定要深刻理解狀態機，對業務系統設計能力提高有很大幫助

10. 對外提供介面的api如何保證冪等

如銀聯提供的付款介面：需要接入商戶提交付款請求時附帶：source來源，seq序列號

source+seq在資料庫裡面做唯一索引，防止多次付款，(併發時，只能處理一個請求
)

11、mongodb的oplog冪等性：
每一條oplog，重放一次或多次，得到的結果是一樣的；為實現冪等 mongodb 對很多操作進行來轉換，比如將 insert 轉換為 upsert、$inc 操作轉換為 $set等等。