【防止重复下单】分布式系统接口幂等性实现方案

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
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搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 【防止重复下单】分布式系统接口幂等性实现方案

问题背景


最容易想到的使用数据库事务。

比如创建订单时,要同时往订单表、订单商品表插入数据,那这些插入数据的INSERT必须在一个数据库事务执行,数据库事务可保证:执行这些INSERT语句,同生共死!


订单服务调用支付服务,不巧网络超时,然后订单服务走重试机制,给你重试了一把,支付服务收到一个支付请求两次,而且因为轮询负载均衡算法落在不同机器!

所以一个分布式系统中的接口,要如何保证幂等性呢?


如何避免重复下单?


评论里有同学说,前端页面直接防止用户重复提交表单。没啥毛病,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,所以重复请求无法避免。问题最终还是归结于如何保证服务接口的幂等性。


如何判断请求是重复的?


插入订单前,先查一下订单表里面有无重复订单?

这可不好,你很难用SQL条件定义什么是“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如下几点!


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最多支付一次!


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。比如支付之前记录一条这个订单的支付流水。


每次接收请求判断之前是否处理过


若有一个订单已支付,就已经有了一条支付流水。若重复发送这个请求,则此时先插入支付流水,orderId已存在,唯一键约束生效,报错插入不进去。就不会再重复扣款。


在往db插条记录时,一般不提供主键,而由数据库在插入时自动生成一个主键。这样重复的请求就会导致插入重复数据。

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。


给订单服务添加一个“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,在用户提交订单的时候,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,如此一来,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。而数据库的唯一约束可保证,只有一次INSERT执行成功。


实际要结合业务,比如使用Redis,用orderId作为唯一键。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,必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。就可以写一个标识到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,就别重复支付了!


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,整个事务回滚即可。

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。


幂等创建订单的时序图

26.png

如果因为重复订单导致插入订单表失败,订单服务不要把这个错误返回给前端页面。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,而实际上订单却创建成功了。正确的做法是,遇到这种情况,订单服务直接返回订单创建成功即可。

3 怎么解决ABA问题?

3.1 什么是 ABA?

比如订单支付后,卖家要发货,发货完成后要填个快递单号。假设说,卖家填了个666,刚填完,发现填错了,赶紧再修改成888。对订单服务来说,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.


时序图

28.png

3.2 解决方案

通用的解决方案

订单主表增加一列version。每次查询订单的时候,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 还需要再更新数据的同时,把版本号+1。“比较版本号、更新数据和版本号+1”,这个过程必须在同一个事务里面执行。

UPDATE orders set tracking_number = 666, version = version + 1
  WHERE version = 8;

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


通过这个版本号,就可以保证,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,这个期间没有其他人修改过这条订单数据。因为,如果有其他人修改过,数据库中的版本号就会改变,那我的更新操作就不会执行成功。我只能重新查询新版本的订单数据,然后再尝试更新。


有了这个版本号,前文的ABA即有两个 case


把运单号更新为666的操作成功了,更新为888的请求带着旧版本号,那就会更新失败,页面提示用户更新888失败

第二种情况,666更新成功后,888带着新的版本号,888更新成功。这时候即使重试的666请求再来,因为它和上一条666请求带着相同的版本号,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,数据库中的数据与页面上给用户的反馈都是一致的。这样就可以实现幂等更新并且避免了ABA问题


下图展示case1

31.png

4 总结

  • 对于创建订单服务来说,可以通过预先生成订单号,然后利用数据库中订单号的唯一约束这个特性,避免重复写入订单,实现创建订单服务的幂等性
  • 对于更新订单服务,可以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。

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。


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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