关于分布式系统的数据一致性问题(二)

分布式系统的数据一致性问题(一)里面,简单的介绍了分布式数据的同步问题,上面的问题比较抽象,在目前的互联网应用中还很少见,这次在通过一个比较常见的例子,让大家更深入的了解一下分布式系统设计中关于数据一致性的问题

 

这次我们拿我们经常使用的功能来考虑吧,最近网购比较热门,就以京东为例的,我们来看看京东的一个简单的购物流程

 

用户在京东上下了一个订单,发现自己在京东的账户里面有余额,然后使用余额支付,支付成功之后,订单状态修改为支付成功,然后通知仓库发货。假设订单系统,支付系统,仓库系统是三个独立的应用,是独立部署的,系统之间通过远程服务调用。

订单的有三个状态:I:初始 P:已支付 W:已出库,订单金额100, 会员帐户余额200

如果整个流程比较顺利,正常情况下,订单的状态会变为I->P->W,会员帐户余额100,订单出库。

 

但是如果流程不顺利了?考虑以下几种情况

1:订单系统调用支付系统支付订单,支付成功,但是返回给订单系统数据超时,订单还是I(初始状态),但是此时会员帐户余额100,会员肯定会马上找京东骂京东,为啥不给老子发货,我都付钱了

2:订单系统调用支付系统成功,状态也已经更新成功,但是通知仓库发货失败,这个时候订单是P(已支付)状态,此时会员帐户余额是100,但是仓库不会发货。会员也要骂京东。

3:订单系统调用支付系统成功,状态也已经更新成功,然后通知仓库发货,仓库告诉订单系统,没有货了。这个时候数据状态和第二种情况一样。

 

对于问题一,我们来分析一下解决方案,能想到的解决方案如下

1 假设调用支付系统支付订单的时候先不扣钱,订单状态更新完成之后,在通知支付系统你扣钱

如果采用这种设计方案,那么在同一时刻,这个用户,又支付了另外一笔订单,订单价格200,顺利完成了整个订单支付流程,由于当前订单的状态已经变成了支付成功,但是实际用户已经没有钱支付了,这笔订单的状态就不一致了。即使用户在同一个时刻没有进行另外的订单支付行为,通知支付系统扣钱这个动作也有可能完不成,因为也有可能失败,反而增加了系统的复杂性。

 

2 订单系统自动发起重试,多重试几次,例如三次,直到扣款成功为止。

这个看起来也是不错的考虑,但是和解决方案一样,解决不了问题,还会带来新的问题,假设订单系统第一次调用支付系统成功,但是没有办法收到应答,订单系统又发起调用,完了,重复支付,一次订单支付了200。

假设支付系统正在发布,你重试多少次都一样,都会失败。这个时候用户在等待,你怎么处理?

 

3 在第二种方案的基础上,我们先解决订单的重复支付行为,我们需要在支付系统上对订单号进行控制,一笔订单如果已经支付成功,不能在进行支付。返回重复支付标识。那么订单系统根据返回的标识,更新订单状态。

接下来解决重试问题,我们假设应用上重试三次,如果三次都失败,先返回给用户提示支付结果未知。假设这个时候用户重新发起支付,订单系统调用支付系统,发现订单已经支付,那么继续下面的流程。如果会员没有发起支付,系统定时(一分钟一次)去核对订单状态,如果发现已经被支付,则继续后续的流程。

 

这种方案,用户体验非常差,告诉用户支付结果未知,用户一定会骂你,你丫咋回事情,我明明支付了,你告诉我未知。假设告诉用户支付失败,万一实际是成功的咋办。你告诉用户支付成功,万一支付失败咋办。

 

4 第三种方案能够解决订单和支付数据的一致性问题,但是用户体验非常差。当然这种情况比较可能是少数,可以牺牲这一部分的用户体验,我们还有没有更好的解决方案,既能照顾用户体验,又能够保证资金的安全性。

我们再回来看看第一种方案,我们先不扣钱,但是有木有办法让这一部分钱不让用户使用,对了,我们先把这一部分钱冻结起来,订单系统先调用支付系统成功的时候,支付系统先不扣钱,而是先把钱冻结起来,不让用户给其他订单支付,然后等订单系统把订单状态更新为支付成功的时候,再通知支付系统,你扣钱吧,这个时候支付系统扣钱,完成后续的操作。

 

看起来这个方案不错,我们仔细在分析一下流程,这个方案还存在什么问题,假设订单系统在调用支付系统冻结的时候,支付系统冻结成功,但是订单系统超时,这个时候返回给用户,告知用户支付失败,如果用户再次支付这笔订单,那么由于支付系统进行控制,告诉订单系统冻结成功,订单系统更新状态,然后通知支付系统,扣钱吧。如果这个时候通知失败,木有问题,反正钱都已经是冻结的了,用户不能用,我只要定时扫描订单和支付状态,进行扣钱而已。

 

那么如果变态的用户重新拍下来一笔订单,100块钱,对新的订单进行支付,这个时候由于先前那一笔订单的钱被冻结了,这个时候用户余额剩余100,冻结100,发现可用的余额足够,那就直接在对用户扣钱。这个时候余额剩余0,冻结100。先前那一笔怎么办,一个办法就是定时扫描,发现订单状态是初始的话,就对用户的支付余额进行解冻处理。这个时候用户的余额变成100,订单数据和支付数据又一致了。假设原先用户余额只有100,被冻结了,用户重新下单,支付的时候就失败了啊,的确会发生这一种情况,所以要尽可能的保证在第一次订单结果不明确的情况,尽早解冻用户余额,比如10秒之内。但是不管如何快速,总有数据不一致的时刻,这个是没有办法避免的。

 

第二种情况和第三种情况如何处理,下次在分析吧。

由于互联网目前越来越强调分布式架构,如果是交易类系统,面临的将会是分布式事务上的挑战。当然目前有很多开源的分布式事务产品,例如java JPA,但是这种解决方案的成本是非常高的,而且实现起来非常复杂,效率也比较低下。对于极端的情况:例如发布,故障的时候都是没有办法保证强一致性的。

posted @ 2012-09-22 17:59 God Is Coder 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏