來(lái)源：公眾號(hào)【17coding技術(shù)博客】

前兩天發(fā)了工資，第一反應(yīng)是想著要給遠(yuǎn)方的女朋友一點(diǎn)驚喜！于是打開(kāi)了平安銀行的APP給女朋友轉(zhuǎn)點(diǎn)錢！填寫上對(duì)方招商銀行卡的卡號(hào)、開(kāi)戶名，一鍵轉(zhuǎn)賬！搞定！在我點(diǎn)擊的那瞬間，就收到了app的賬戶變動(dòng)的提醒，并且出現(xiàn)了圖一所示的提示界面：“處理中，正在等待對(duì)方銀行返回結(jié)果…”。嗯！畢竟是跨行轉(zhuǎn)賬嘛，等個(gè)幾秒也正常！腦海開(kāi)始浮現(xiàn)出女朋友收到轉(zhuǎn)賬后驚喜與感動(dòng)的畫(huà)面！

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然而，一切并沒(méi)有那么順利，剛過(guò)一會(huì)兒，app卻如圖二所示的提示我“由于收款人戶名不符”導(dǎo)致轉(zhuǎn)賬失敗！！！

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剛剛都已經(jīng)從我卡里扣過(guò)錢了，現(xiàn)在卻提示我轉(zhuǎn)賬失敗，銀行會(huì)不會(huì)把我的錢給吞了？轉(zhuǎn)賬失敗的錢還能退換給我嗎？正在我緊張、焦慮、坐立不安之時(shí)又收到一條app沖正的消息，剛剛轉(zhuǎn)賬失敗的錢已經(jīng)退還給我了，看來(lái)我多慮了……這也證明咱平安銀行的app還是比較安全靠譜的！

為啥從我卡里扣錢那么迅速，而對(duì)方卻要幾秒才能到賬？并且轉(zhuǎn)賬失敗后，扣除的錢還能及時(shí)的返還到我的卡里？萬(wàn)一錢返還失敗怎么辦？又或者我轉(zhuǎn)一次錢，對(duì)方卻收到了兩次轉(zhuǎn)賬的申請(qǐng)又該如何？帶著這些問(wèn)題，我腦海中浮現(xiàn)出“事務(wù)”二字！

在我們還在“牙牙學(xué)語(yǔ)”的時(shí)候，老師經(jīng)常會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)賬的栗子來(lái)跟我們講解事務(wù)，但跟這里場(chǎng)景不一樣的是，老師講的是本地事務(wù)，而這里面對(duì)的是分布式事務(wù)！我們先來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下本地事務(wù)！

本地事務(wù)

談到本地事務(wù)，大家可能都很熟悉，因?yàn)檫@個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎層面能支持的！所以也稱數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)四大特征：原子性（A），一致性（C），隔離性（I）和持久性（D），而在這四大特性中，我認(rèn)為一致性是最基本的特性，其它的三個(gè)特性都為了保證一致性而存在的！

回到學(xué)生時(shí)代老師給我們舉的經(jīng)典栗子，A賬戶給B賬戶轉(zhuǎn)賬100元（A、B處于同一個(gè)庫(kù)中），如果A的賬戶發(fā)生扣款，B的賬戶卻沒(méi)有到賬，這就出現(xiàn)了數(shù)據(jù)的不一致！為了保證數(shù)據(jù)的一致性，數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)機(jī)制會(huì)讓A賬戶扣款和B在賬戶到賬的兩個(gè)操作要么同時(shí)成功，如果有一個(gè)操作失敗，則多個(gè)操作同時(shí)回滾，這就是事務(wù)的原子性，為了保證事務(wù)操作的原子性，就必須實(shí)現(xiàn)基于日志的REDO/UNDO機(jī)制！但是，僅有原子性還不夠，因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)是運(yùn)行在多線程環(huán)境下，如果多個(gè)事務(wù)并行，即使保證了每一個(gè)事務(wù)的原子性，仍然會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。例如A賬戶原來(lái)有200元的余額， A賬戶給B賬戶轉(zhuǎn)賬100元，先讀取A賬戶的余額，然后在這個(gè)值上減去100元，但是在這兩個(gè)操作之間，A賬戶又給C賬戶轉(zhuǎn)賬100元，那么最后的結(jié)果應(yīng)該是A減去了200元。但事實(shí)上，A賬戶給B賬戶最終完成轉(zhuǎn)賬后，A賬戶只減掉了100元，因?yàn)锳賬戶向C賬戶轉(zhuǎn)賬減掉的100元被覆蓋了！所以為了保證并發(fā)情況下的一致性，又引入的隔離性，即多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行后的狀態(tài)，和它們串行執(zhí)行后的狀態(tài)是等價(jià)的！隔離性又有多種隔離級(jí)別，為了實(shí)現(xiàn)隔離性（最終都是為了保證一致性）數(shù)據(jù)庫(kù)又引入了悲觀鎖、樂(lè)觀鎖等等……本文的主題是分布式事務(wù)，所以本地事務(wù)就只是簡(jiǎn)單回顧一下，需要記住的一點(diǎn)是，事務(wù)是為了保證數(shù)據(jù)的一致性！

分布式理論

還記得剛畢業(yè)那年，帶著滿腔的熱血就去到了一家互聯(lián)網(wǎng)公司，領(lǐng)導(dǎo)給我的第一個(gè)任務(wù)就是在列表上增加一個(gè)修改數(shù)據(jù)的功能。這能難倒我？我分分鐘給你搞出來(lái)！不就是在列表上增加了一個(gè)“修改”按鈕，點(diǎn)擊按鈕彈出框修改后保存就好了么。然而一切不像我想象的那么順利，點(diǎn)擊保存并刷新列表后，頁(yè)面上的數(shù)據(jù)還是顯示的修改之前的內(nèi)容，像沒(méi)有修改成功一樣！過(guò)一會(huì)兒再刷新列表，數(shù)據(jù)就能正常顯示了！測(cè)試多次之后都是這樣！沒(méi)見(jiàn)過(guò)什么大場(chǎng)面的我開(kāi)始有點(diǎn)慌了，是我哪里寫得不對(duì)么？最終，我不得不求助組內(nèi)經(jīng)驗(yàn)比較豐富的前輩！他深吸了一口氣告訴我說(shuō)：“畢竟是剛畢業(yè)的小伙子啊！我來(lái)跟你講講原因吧！我們的數(shù)據(jù)庫(kù)是做了讀寫分離的，部分讀庫(kù)與寫庫(kù)在不同的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)。你的數(shù)據(jù)更新到了寫庫(kù)，而讀數(shù)據(jù)的時(shí)候是從讀庫(kù)讀取的。更新到寫庫(kù)的數(shù)據(jù)同步到讀庫(kù)是有一定的延遲的，也就是說(shuō)讀庫(kù)與寫庫(kù)會(huì)有短暫的數(shù)據(jù)不一致”！ “這樣不會(huì)體驗(yàn)不好么？為什么不能做到寫入的數(shù)據(jù)立馬能讀出來(lái)？那我這個(gè)功能該怎么實(shí)現(xiàn)呢？” 面對(duì)我的一堆問(wèn)題，同事有些不耐煩的說(shuō)：“聽(tīng)說(shuō)過(guò)CAP理論嗎？你先自己去了解一下吧”！是我開(kāi)始查閱各種資料去了解這個(gè)陌生的詞背后的秘密！

CAP理論是由加州大學(xué)Eric Brewer教授提出來(lái)的，這個(gè)理論告訴我們，一個(gè)分布式系統(tǒng)不可能同時(shí)滿足一致性(Consistency)、可用性(Availability)、分區(qū)容錯(cuò)性(Partition tolerance)這三個(gè)基本需求，最多只能同時(shí)滿足其中兩項(xiàng)。

一致性：這里的一致性是指數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致，也稱為線性一致性。是指在分布式環(huán)境中，數(shù)據(jù)在多個(gè)副本之間是否能夠保持一致的特性。也就是說(shuō)對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作后立馬執(zhí)行讀操作，必須能讀取到剛剛寫入的值。（any read operation that begins after a write operation completes must return that value, or the result of a later write operation）

可用性：任意被無(wú)故障節(jié)點(diǎn)接收到的請(qǐng)求，必須能夠在有限的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)結(jié)果。（every request received by a non-failing node in the system must result in a response）

分區(qū)容錯(cuò)性：如果集群中的機(jī)器被分成了兩部分，這兩部分不能互相通信，系統(tǒng)是否能繼續(xù)正常工作。（the network will be allowed to lose arbitrarily many messages sent from one node to another）

在分布式系統(tǒng)中，分區(qū)容錯(cuò)性是基本要保證的。也就是說(shuō)只能在一致性和可用性之間進(jìn)行取舍。一致性和可用性，為什么不可能同時(shí)成立？回到之前修改列表的例子，由于數(shù)據(jù)會(huì)分布在不同的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，必然會(huì)存在數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題，而同步會(huì)存在網(wǎng)絡(luò)延遲、異常等問(wèn)題，所以會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致！如果要保證數(shù)據(jù)的一致性，那么就必須在對(duì)寫庫(kù)進(jìn)行操作時(shí)，鎖定其他讀庫(kù)的操作。只有寫入成功且完成數(shù)據(jù)同步后，才能重新放開(kāi)讀寫，而這樣在鎖定期間，系統(tǒng)喪失了可用性。

分布式事務(wù)

分布式事務(wù)就是在分布式的場(chǎng)景下，需要滿足事務(wù)的需求！上篇文章我們聊過(guò)了消息中間件，那這篇文章我們要聊的是分布式事務(wù)，把兩者一結(jié)合，便有了基于消息中間件的分布式事務(wù)解決方案！不管是本地事務(wù)，還是分布式事務(wù)，都是為了解決數(shù)據(jù)的一致性問(wèn)題！一致性這個(gè)詞咱們前面多次提及！與本地事務(wù)不同的是，分布式事務(wù)需要保證的是分布式環(huán)境下，不同數(shù)據(jù)庫(kù)表中的數(shù)據(jù)的一致性問(wèn)題。分布式事務(wù)的解決方案有多種，如XA協(xié)議、TCC三階段提交、基于消息隊(duì)列等等，本文只會(huì)涉及基于消息隊(duì)列的解決方案！

本地事務(wù)講到了一致性，分布式事務(wù)不可避免的面臨著一致性的問(wèn)題！回到最開(kāi)始跨行轉(zhuǎn)賬的例子，如果A銀行用戶向B銀行用戶轉(zhuǎn)賬，正常流程應(yīng)該是：

1、A銀行對(duì)轉(zhuǎn)出賬戶執(zhí)行檢查校驗(yàn)，進(jìn)行金額扣減。
2、A銀行同步調(diào)用B銀行轉(zhuǎn)賬接口。
3、B銀行對(duì)轉(zhuǎn)入賬戶進(jìn)行檢查校驗(yàn)，進(jìn)行金額增加。
4、B銀行返回處理結(jié)果給A銀行。

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在正常情況對(duì)一致性要求不高的場(chǎng)景，這樣的設(shè)計(jì)是可以滿足需求的。但是像銀行這樣的系統(tǒng)，如果這樣實(shí)現(xiàn)大概早就破產(chǎn)了吧。我們先看看這樣的設(shè)計(jì)最主要的問(wèn)題：

1、同步調(diào)用遠(yuǎn)程接口，如果接口比較耗時(shí)，會(huì)導(dǎo)致主線程阻塞時(shí)間較長(zhǎng)。
2、流量不能很好控制，A銀行系統(tǒng)的流量高峰可能壓垮B銀行系統(tǒng)（當(dāng)然B銀行肯定會(huì)有自己的限流機(jī)制）。
3、如果“第1步”剛執(zhí)行完，系統(tǒng)由于某種原因宕機(jī)了，那會(huì)導(dǎo)致A銀行賬戶扣款了，但是B銀行沒(méi)有收到接口的調(diào)用，這就出現(xiàn)了兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的不一致。
4、如果在執(zhí)行“第3步”后，B銀行由于某種原因宕機(jī)了而無(wú)法正確回應(yīng)請(qǐng)求（實(shí)際上轉(zhuǎn)賬操作在B銀行系統(tǒng)已經(jīng)執(zhí)行且入庫(kù)），這時(shí)候A銀行等待接口響應(yīng)會(huì)異常，誤以為轉(zhuǎn)賬失敗而回滾“第1步”操作，這也會(huì)出現(xiàn)了兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的不一致。

對(duì)于問(wèn)題的1、2都很好解決，如果對(duì)消息隊(duì)列熟悉的朋友應(yīng)該很快能想到可以引入消息中間件進(jìn)行異步和削峰處理，于是又重新設(shè)計(jì)了一個(gè)方案，流程如下：

1、A銀行對(duì)賬戶進(jìn)行檢查校驗(yàn)，進(jìn)行金額扣減。
2、將對(duì)B銀行的請(qǐng)求異步寫入隊(duì)列，主線程返回。
3、啟動(dòng)后臺(tái)程序從隊(duì)列獲取待處理數(shù)據(jù)。
4、后臺(tái)程序?qū)銀行接口進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。
5、B銀行對(duì)轉(zhuǎn)入賬戶進(jìn)行檢查校驗(yàn)，進(jìn)行金額增加。
6、B銀行處理完成回調(diào)A銀行接口通知處理結(jié)果。

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通過(guò)上面的圖我們能看到，引入消息隊(duì)列后，系統(tǒng)的復(fù)雜性瞬間提升了，雖然彌補(bǔ)了我們第一種方案的幾個(gè)不足點(diǎn)，但也帶來(lái)了更多的問(wèn)題，比如消息隊(duì)列系統(tǒng)本身的可用性、消息隊(duì)列的延遲等等！并且，這樣的設(shè)計(jì)依然沒(méi)有解決我們面臨的核心問(wèn)題-數(shù)據(jù)的一致性！

1、如果“第1步”剛執(zhí)行完，系統(tǒng)由于某種原因宕機(jī)了，那會(huì)導(dǎo)致A銀行賬戶扣款了，但是寫入消息隊(duì)列失敗，無(wú)法進(jìn)行B銀行接口調(diào)用，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
2、如果B銀行在執(zhí)行“第5步”時(shí)由于校驗(yàn)失敗而未能成功轉(zhuǎn)賬，在回調(diào)A銀行接口通知回滾時(shí)網(wǎng)絡(luò)異常或者宕機(jī)，會(huì)導(dǎo)致A銀行轉(zhuǎn)賬無(wú)法完成回滾，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

面對(duì)上述問(wèn)題，我們不得不對(duì)系統(tǒng)再次進(jìn)行升級(jí)改造。為了解決“A銀行賬戶扣款了，但是寫入消息隊(duì)列失敗”的問(wèn)題，我們需要借助一個(gè)轉(zhuǎn)賬日志表，或者叫轉(zhuǎn)賬流水表，該表簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)如下：

這個(gè)流水表需要怎么用呢？我們?cè)凇暗?步”進(jìn)行扣款時(shí)，同時(shí)往流水表寫入一條操作流水，狀態(tài)為“待處理”，并且這兩個(gè)操作必須是原子的，也就是說(shuō)必須通過(guò)本地事務(wù)保證這兩個(gè)操作要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗！這就保證了只要轉(zhuǎn)賬扣款成功，必定會(huì)記錄一條狀態(tài)為“待處理”的轉(zhuǎn)賬流水。如果在這一步失敗了，那自然就是轉(zhuǎn)賬失敗，沒(méi)有后續(xù)操作了。如果這步操作后系統(tǒng)宕機(jī)了導(dǎo)致沒(méi)有將消息成功寫入消息隊(duì)列（也就是“第2步”）也沒(méi)關(guān)系，因?yàn)槲覀兊牧魉當(dāng)?shù)據(jù)已經(jīng)持久化了！這時(shí)候我們只需要加入一個(gè)后臺(tái)線程進(jìn)行補(bǔ)償，定期的從轉(zhuǎn)賬流水表中讀取狀態(tài)為“待處理”且最后更新的時(shí)間距當(dāng)前時(shí)間大于某個(gè)閾值的數(shù)據(jù)，重新放入消息隊(duì)列進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，就保證了消息即使丟失，也會(huì)有補(bǔ)償機(jī)制！B銀行在處理完轉(zhuǎn)賬請(qǐng)求后會(huì)回調(diào)A銀行的接口通知轉(zhuǎn)賬的狀態(tài)，從而更新A銀行流水表中的狀態(tài)字段！這樣就完美解決了上一個(gè)方案中的兩個(gè)不足點(diǎn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如下：

到目前為止，我們很好的解決了消息丟失的問(wèn)題，保證了只要A銀行轉(zhuǎn)賬操作成功，轉(zhuǎn)賬的請(qǐng)求就一定能發(fā)送到B銀行！但是該方案又引入了一個(gè)問(wèn)題，通過(guò)后臺(tái)線程輪詢將消息放入消息隊(duì)列處理，同一次轉(zhuǎn)賬請(qǐng)求可能會(huì)出現(xiàn)多次放入消息隊(duì)列而多次消費(fèi)的情況，這樣B銀行會(huì)對(duì)同一轉(zhuǎn)賬多次處理導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致！那怎么保證B銀行轉(zhuǎn)賬接口的冪等性呢？

同樣的，我們可以在B銀行系統(tǒng)中需要增加一個(gè)轉(zhuǎn)賬日志表，或者叫轉(zhuǎn)賬流水表，B銀行每次接收到轉(zhuǎn)賬請(qǐng)求，在對(duì)賬戶進(jìn)行操作的時(shí)候同時(shí)往轉(zhuǎn)賬日志表中插入一條轉(zhuǎn)賬日志記錄，同樣這兩個(gè)操作也必須是原子的！在接收到轉(zhuǎn)賬請(qǐng)求后，首先根據(jù)唯一轉(zhuǎn)賬流水Id在日志表中查找判斷該轉(zhuǎn)賬是否已經(jīng)處理過(guò)，如果未處理過(guò)則進(jìn)行處理，否則直接回調(diào)返回！ 最終的架構(gòu)圖如下：

所以，我們這里最核心的就是A銀行通過(guò)本地事務(wù)保證日志記錄+后臺(tái)線程輪詢保證消息不丟失。B銀行通過(guò)本地事務(wù)保證日志記錄從而保證消息不重復(fù)消費(fèi)！B銀行在回調(diào)A銀行的接口時(shí)會(huì)通知處理結(jié)果，如果轉(zhuǎn)賬失敗，A銀行會(huì)根據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行回滾。

當(dāng)然，分布式事務(wù)最好的解決方案是盡量避免出現(xiàn)分布式事務(wù)！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一次给女朋友转账引发我对分布式事务的思考的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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