多个数据要同时操作，如何保证数据的完整性，以及一致性？

答：事务，是常见的做法。

举个栗子：

用户下了一个订单，需要修改余额表，订单表，流水表，于是会有类似的伪代码：

start transaction;
 
 CURD table t_account;  any Exception rollback;
 
 CURD table t_order;      any Exception rollback;
 
 CURD table t_flow;        any Exception rollback;
 
commit;

  • 如果对余额表，订单表，流水表的SQL操作全部成功，则全部提交

  • 如果任何一个出现问题，则全部回滚

事务，以保证数据的完整性以及一致性。

 

事务的方案会有什么潜在问题？

答：互联网的业务特点，数据量较大，并发量较大，经常使用拆库的方式提升系统的性能。如果进行了拆库，余额、订单、流水可能分布在不同的数据库上，甚至不同的数据库实例上，此时就不能用数据库原生事务来保证数据的一致性了。

高并发易落地的分布式事务，是行业没有很好解决的难题，那怎么办呢？

答：补偿事务是一种常见的实践。

什么是补偿事务？

答：补偿事务，是一种在业务端实施业务逆向操作事务。

举个栗子：

修改余额，事务为：

int Do_AccountT(uid, money){
 
    start transaction;
 
         //余额改变money这么多
 
         CURD table t_account with money for uid;
 
         anyException rollback return NO;
 
    commit;
 
    return YES;
 
}

那么，修改余额，补偿事务可以是：

int Compensate_AccountT(uid, money){
 
         //做一个money的反向操作
 
         return Do_AccountT(uid, -1*money){
 
}

 

同理，订单操作，事务是：Do_OrderT，新增一个订单；

订单操作，补偿事务是：Compensate_OrderT，删除一个订单。

 

要保证余额与订单的一致性，伪代码：

// 执行第一个事务
 
int flag = Do_AccountT();
 
if(flag=YES){
 
    //第一个事务成功，则执行第二个事务
 
    flag= Do_OrderT();
 
    if(flag=YES){
 
        // 第二个事务成功，则成功
 
        return YES;
 
    }
 
    else{
 
        // 第二个事务失败，执行第一个事务的补偿事务
 
        Compensate_AccountT();
 
    }
 
}

 

补偿事务有什么缺点？

  • 不同的业务要写不同的补偿事务，不具备通用性；

  • 没有考虑补偿事务的失败；

  • 如果业务流程很复杂，if/else会嵌套非常多层；

画外音：上面的例子还只考虑了余额+订单的一致性，就有22=4个分支，如果要考虑余额+订单+流水的一致性，则会有22*2=8个if/else分支，复杂性呈指数级增长。

 

还有其它简易一致性实践么？

答：多个数据库实例上的多个事务，要保证一致性，可以进行“后置提交优化”。

单库是用这样一个大事务保证一致性：

start transaction;
 
 CURD table t_account;  any Exception rollback;
 
 CURD table t_order;      any Exception rollback;
 
 CURD table t_flow;        any Exception rollback;
 
commit;
 
拆分成了多个库后，大事务会变成三个小事务：
 
start transaction1;
 
         //第一个库事务执行
 
         CURD table t_account; any Exception rollback;
 
         …
 
// 第一个库事务提交
 
commit1;
 
start transaction2;
 
         //第二个库事务执行
 
         CURD table t_order; any Exception rollback;
 
         …
 
// 第二个库事务提交
 
commit2;
 
start transaction3;
 
         //第三个库事务执行
 
         CURD table t_flow; any Exception rollback;
 
         …
 
// 第三个库事务提交
 
commit3;

画外音：再次提醒，这三个事务发生在三个库，甚至3个不同实例的数据库上。

一个事务，分成执行与提交两个阶段：

  • 执行(CURD)的时间很长

  • 提交(commit)的执行很快

于是整个执行过程的时间轴如下：

第一个事务执行200ms，提交1ms；

第二个事务执行120ms，提交1ms；

第三个事务执行80ms，提交1ms；

在什么时候，会出现不一致？

答：第一个事务成功提交之后，最后一个事务成功提交之前，如果出现问题（例如服务器重启，数据库异常等），都可能导致数据不一致。

画外音：如上图，最后202ms内出现异常，会出现不一致。

 

什么是后置提交优化？

答：如果改变事务执行与提交的时序，变成事务先执行，最后一起提交。

第一个事务执行200ms，第二个事务执行120ms，第三个事务执行80ms；

第一个事务提交1ms，第二个事务提交1ms，第三个事务提交1ms；

 

后置提交优化后，在什么时候，会出现不一致？

答：问题的答案与之前相同，第一个事务成功提交之后，最后一个事务成功提交之前，如果出现问题（例如服务器重启，数据库异常等），都可能导致数据不一致。

画外音：如上图，最后2ms内出现异常，会出现不一致。

有什么区别和差异？

答：

  • 串行事务方案，总执行时间是303ms，最后202ms内出现异常都可能导致不一致；

  • 后置提交优化方案，总执行时间也是303ms，但最后2ms内出现异常才会导致不一致；

虽然没有彻底解决数据的一致性问题，但不一致出现的概率大大降低了。

画外音：上面这个例子，概率降低了100倍。

 

后置提交优化，有什么不足？

答：对事务吞吐量会有影响：

  • 串行事务方案，第一个库事务提交，数据库连接就释放了；

  • 后置提交优化方案，所有库的连接，要等到所有事务执行完才释放；

这就意味着，数据库连接占用的时间增长了，系统整体的吞吐量降低了。

 

总结

分布式事务，两种常见的实践：

  • 补偿事务

  • 后置提交优化

把

trx1.exec(); trx1.commit();
 
trx2.exec(); trx2.commit();
 
trx3.exec(); trx3.commit();
 
优化为：
 
trx1.exec(); trx2.exec(); trx3.exec();
 
trx1.commit(); trx2.commit(); trx3.commit();

这个小小的改动（改动成本极低），不能彻底解决多库分布式事务数据一致性问题，但能大大降低数据不一致的概率，牺牲的是吞吐量。

对于一致性与吞吐量的折衷，还需要业务架构师谨慎权衡折衷。

画外音：还是那句话，一切脱离业务常见的架构设计，都是耍流氓。

思路比结论重要，希望大家有收获。