大厂如何解决订单幂等问题

本文涉及的产品
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应用实时监控服务ARMS - 应用监控,每月50GB免费额度
简介: 本文探讨了分布式系统中接口幂等性的重要性和实现方法,特别是在防止重复下单的场景中。首先介绍了通过数据库事务处理创建订单时的原子性需求。接着分析了服务间调用时可能遇到的重复请求问题,提出每个请求需具备唯一标识,并记录处理状态以识别并阻止重复操作。具体实践包括生成全局唯一的订单ID,利用数据库主键唯一性约束来防止重复插入,以及使用Redis存储订单支付状态。此外,文章还讨论了解决ABA问题(即数据在两次检查之间被修改的问题)的方法,引入版本号机制来确保数据更新的原子性和一致性。这些技术方案不仅限于订单服务,也可广泛应用于需要实现幂等性的其他业务场景中。

一、问题背景

最简单的:DB 事务。如创建订单时,同时往订单表、订单商品表插数据,这些 Insert 须在同一事务执行。

Order 服务调用 Pay 服务,刚好网络超时,然后 Order 服务开始重试机制,于是 Pay 服务对同一支付请求,就接收到了两次,而且因为轮询负载均衡算法,落在了不同业务节点!所以一个分布式系统接口,须保证幂等性。

二、如何避免重复下单

前端页面也可直接防止用户重复提交表单,但网络错误会导致重传,很多RPC框架、网关都有自动重试机制,所以重复请求在前端侧无法完全避免!问题最后还是如何保证服务接口的幂等性。

2.1 如何判断请求是重复的

  • 插入订单前,先查一下订单表,有无重复订单? 难以用SQL条件定义到底什么是“重复订单”
  • 订单的用户、商品、价格一样就是重复订单? 万一这用户就是连续下了俩一模一样订单呢?

所以保证幂等性要做到:

2.1.1 每个请求须有唯一标识

比如订单支付请求,得包含订单 id,一个订单 id 最多只能成功支付一次。

2.1.2 每次处理完请求后,须有记录标识该请求已被处理

在 MySQL 中记录一个状态字段。如支付之前记录一条这个订单的支付流水。

2.1.3 每次接收请求时,判断之前是否处理过

若有一个订单已支付,就肯定已有一条支付流水。若重复发送这个请求,则此时先插入/支付流水,发现 orderId 已存在,唯一约束生效,报错重复 Key。就不会再重复扣款。

在往 DB 插记录时,一般不提供主键,而由 DB 在插入时自动生成。这样重复的请求就会导致插入重复的数据。MySQL 的主键自带唯一性约束,若在一条 INSERT 语句提供主键,且该主键值在表中已存在,则该条 INSERT 会执行失败。因此可利用 DB 的“主键唯一约束”,在插数据时带上主键,以此实现创建订单接口的幂等性。

给 Order 服务添加一个“orderId 生成”的接口,无参,返回值就是一个【全局唯一】订单号。在用户进入创建订单页面时,前端页面先调用该 orderId 生成接口得到一个订单号,在用户提交订单时,在创建订单的请求中携带该订单号。

该订单号其实就是订单表的主键,于是,重复请求中带的都是同一订单号。订单服务在订单表中插入数据的时候,执行的这些重复 INSERT 语句中的主键,也都是同一个订单号。而 DB 唯一约束保证,只有一次 INSERT 执行成功。

实际要结合业务,如使用 Redis,用 orderId 作为唯一K。只有成功插入这个支付流水,才可执行扣款。

要求是支付一个订单,须插入一条支付流水,order_id 建立一个唯一键。你在支付一个订单前,先插入一条支付流水,order_id 就已经传过去了。就能写一个标识到 Redis 中,set order_id payed,当重复请求过来时,先查 Redis 的 order_id 对应的 value,若为 payed 说明已支付,就别再重复支付

然后再重复支付订单时,写尝试插入一条支付流水,DB 会报唯一键冲突,整个事务回滚。保存一个是否处理过的标识也可以,服务的不同实例可以一起操作 Redis。


若因重复订单导致插入 t_order 失败,则 Order 服务不要把该错误返给前端页面。否则,就可能出现用户点击创建订单按钮后,页面提示创建订单失败,而实际上订单创建成功了。

正确做法:这种 case,订单服务直接返回订单创建成功。

三、解决 ABA

3.1 什么是 ABA

如订单支付后,seller 要发货,发货完成后要填个快递单号。假设 seller 填个 666,刚填完,发现填错了,赶紧再修改成 888。对订单服务,这就是 2 个更新订单的请求。系统异常时 666 请求到了,单号更成 666,接着 888 请求到了,单号又更新成 888,但是 666 更新成功的响应丢了,调用方没收到成功响应,自动重试,再次发起 666 请求,单号又被更新成 666了,这数据显然就错了!

3.2 解决方案

订单主表增加 version 列。每次查询订单时,版本号要随着订单数据返回给页面。页面在更新数据的请求中,把这个版本号作为更新请求的参数,带回给订单更新接口。

订单服务在更新数据的时候,需要比较订单的版本号是否和消息中的一致:

  • 不一致:拒绝更新数据
  • 一致:还需再更新数据的同时,将 version + 1。“比较版本号、更新数据和版本号 + 1”的过程须在同一事务执行
UPDATE orders set tracking_number = 666, version = version + 1 WHERE version = 8;

在这条 SQL 的 WHERE 条件中,version 值需要页面在更新的时候通过请求传进来。

通过该版本号,就能保证,从我打开这条订单记录开始,一直到我更新这条订单记录成功,期间没有其他人修改过该订单数据。若有,则 DB 中的 version 就会改变,那我的更新操作就会执行失败。我就只能重新查询新版本的订单数据,再尝试更新。

有了这个版本号,前文的 ABA 即有两个 case:

  • 把运单号更新为 666 成功,更新为 888 的请求带着旧版本号,就更新失败,页面提示用户更新 888 失败
  • 666 更新成功后,888 带着新版本号,888 更新成功。这时即使重试的 666 请求再来,因为它和上一条 666 请求带相同版本号,上一条请求更新成功后,这个版本号已经变了,所以重试请求的更新必然失败

无论哪种情况,DB 中的数据与页面上给用户的反馈都是一致的。这就实现了幂等更新且避免 ABA。

四、总结

两种幂等的实现方法,就可以保证,无论请求是不是重复,订单表中的数据都是正确的。

  • 创建订单服务,可通过预生成订单号,然后利用 DB 的订单号唯一约束,避免重复写入订单,实现创建订单服务的幂等性
  • 更新订单服务,通过一个版本号机制,每次更新数据前校验版本号,更新数据同时自增版本号,这样的方式,来解决 ABA 问题,确保更新订单服务的幂等性

实现订单幂等的方法,完全可以套用在其他需要实现幂等的服务中,只需要这个服务操作的数据保存在数据库中,并且有一张带有主键的数据表即可

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