还不知道事务消息吗?这篇文章带你全面扫盲!

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还不知道事务消息吗?这篇文章带你全面扫盲!

云栖号资讯小哥 2020-03-30 15:20:31 浏览327
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在分布式系统中,为了保证数据一致性是必须使用分布式事务。分布式事务实现方式就很多种,今天主要介绍一下使用 RocketMQ 事务消息,实现分布事务。

为什么需要事务消息?

很多同学可能不知道事务消息是什么,没关系,举一个真实业务场景,先来带你了解一下普通的消息存在问题。

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上面业务场景中,当用户支付成功,将会更新支付订单,然后发送 MQ 消息。手续费系统将会通过拉取消息,计算手续费然后保存到另外一个手续费数据库中。

由于计算手续费这个步骤可以离线计算,所以这里采用 MQ 解耦支付与计算手续费的流程。

流程主要涉及三个步骤:

  • 更新订单数据
  • 发送消息给 MQ
  • 手续费系统拉取消息

上面提到的步骤,任何一个都会失败,如果我们没有处理,就会使两边数据不一致,将会造成下面两种情况:

  • 订单数据更新了,手续费数据没有生成
  • 手续费数据生成,订单数据却没有更新

这可是涉及到真正的钱,一旦少计算,就会造成资损,真的赔不起!

对于最后一步来讲,比较简单。如果消费消息失败,只要没有提交消息确认,MQ 服务端将会自动重试。

最大的问题在于我们无法保证更新操作与发送消息一致性。无论我们采用先更新订单数据,再发送消息,还是先发送消息,再更新订单数据,都在存在一个成功,一个失败的可能。

如下所示,采用先发送消息,然后再更新数据库的方式。

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上面流程消息发送成功之后,再进行本地事务的提交。这个流程看起来很完美,但是想象一下,如果在提交事务时数据库执行失败,导致事务回滚了。

然而此时消息已经发送出去,无法撤回。这就导致手续费系统紧接会消费消息,计算手续费并更新到数据库中。这就造成支付数据未更新,手续费系统却生成的不一致的情况。

那如果我们流程反一下,是不是就好了呢?

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我们使用下面的伪码表示:

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这里如果事务提交成功,但是 mq 消息发送失败,就会导致支付数据更新但是手续费数据未生成的的不一致情况。

这里有的同学可能会想到,将发送 mq 消息步骤移动到事务中,消息发送失败,回滚事务,不就完美了吗?

伪码如下:

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上面代码看起来确实没什么问题,消息发送失败,回滚事务。

但是实际上第二步有可能存在消息已经发送到 MQ 服务端,但是由于网络问题未及时收到 MQ 的响应消息,从而导致消息发送端认为消息消息发送失败。

这就会导致订单事务回滚了,但是手续费系统却能消费消息,两边数据库又不一致了。

熟悉 MQ 的同学,可能会想到,消息发送失败,可以重试啊。

是的,我们可以增加重试次数,重新发送消息。但是这里我们需要注意,由于消息发送耦合在事务中,过多的重试会拉长数据库事务执行时间,事务处理时间过长,导致事务中锁的持有时间变长,影响整体的数据库吞吐量。

实际业务中,不太建议将消息发送耦合在数据库事务中。

事务消息

事务消息是 RocketMQ 提供的事务功能,可以实现分布式事务,从而保证上面事务操作与消息发送要么都成功,要么都失败。

使用事务消息,整体流程如下:

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首先我们将会发送一个半(half) 消息到 MQ 中,通知其开启一个事务。这里半消息并不是说消息内容不完整,实际上它包含所有完整的消息内容。

这个半消息与普通的消息唯一的区别在于,在事物提交之前,这个消息对消费者来说是不可见的,消费者不会消费这个消息。

一旦半消息发送成功,我们就可以执行数据库事务。然后根据事务的执行结果再决定提交或回滚事务消息。

如果事务提交成功,将会发送确认消息至 MQ,手续费系统就可以成功消费到这条消息。

如果事务被回滚,将会发送回滚通知至 MQ,然后 MQ 将会删除这条消息。对于手续费系统来说,都不会知道这条消息的存在。

这就解决了要么都成功,要么都失败的一致性要求。

实际上面的流程还是存在问题,如果我们提交/回滚事务消息失败怎么办?

对于这个问题,RocketMQ 给出一种事务反查的机制。我们需要需要注册一个回调接口,用于反查本地事务状态。

RocketMQ 若未收到提交或回滚的请求,将会定期去反查回调接口,然后可以根据反查结果决定回滚还是提交事务。

RocketMQ 事务消息流程整体如下:

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事务消息示例代码如下:

public class TransactionMQProducerExample {

public static void main(String[] args) throws MQClientException, InterruptedException, UnsupportedEncodingException {
    TransactionMQProducer producer = new TransactionMQProducer("test_transaction_producer");
    // 不定义将会使用默认的
    ExecutorService executorService =
            new ThreadPoolExecutor(2, 5, 100,
                    TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2000), 
                                   new ThreadFactory() {
                @Override
                public Thread newThread(Runnable r) {
                    Thread thread = new Thread(r);
                    thread.setName("client-transaction-msg-check-thread");
                    return thread;
                }
            });
    producer.setExecutorService(executorService);
    TransactionListener transactionListener = new TransactionListenerImpl();
    producer.setTransactionListener(transactionListener);
    // 改成自己的地址
    producer.setNamesrvAddr("127.0.0.1:9876");
    producer.start();

    Order order = new Order("66666", "books");

    Message msg =
            new Message("transaction_tp",
                    JSON.toJSONString(order).getBytes(RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET));
    // 发送半消息
    SendResult sendResult = producer.sendMessageInTransaction(msg, null);
    System.out.println(sendResult.getSendStatus());
    producer.shutdown();
}

public static class TransactionListenerImpl implements TransactionListener {

    /**
     * 半消息发送成功将会自动执行该逻辑
     *
     * @param msg
     * @param arg
     * @return
     */
    @Override
    public LocalTransactionState executeLocalTransaction(Message msg, Object arg) {
        // 执行本地事务
        Order order = null;
        try {
            order = JSON.parseObject(new String(msg.getBody(),
                    RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET), Order.class);
            boolean isSuccess = updateOrder(order);
            if (isSuccess) {
                // 本地事务执行成功,提交半消息
                System.out.println("本地事务执行成功,提交事务事务消息");
                return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
            } else {
                // 本地事务执行成功,回滚半消息
                System.out.println("本地事务执行失败,回滚事务消息");
                return LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE;
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("本地事务执行异常");
        }
        // 异常情况返回未知状态
        return LocalTransactionState.UNKNOW;
    }

    /**
     * 更新订单
     * 这里模拟数据库更新,返回事务执行成功
     *
     * @param order
     * @return
     */
    private boolean updateOrder(Order order) throws InterruptedException {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        return true;
    }

    /***
     * 若提交/回滚事务消息失败,rocketmq 自动反查事务状态
     * @param msg
     * @return
     */
    @Override
    public LocalTransactionState checkLocalTransaction(MessageExt msg) {
        try {
            Order order = JSON.parseObject(new String(msg.getBody(),
                    RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET), Order.class);
            boolean isSuccess = queryOrder(order.getOrderId());
            if (isSuccess) {
                // 本地事务执行成功,提交半消息
                return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
            } else {
                // 本地事务执行成功,回滚半消息
                return LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE;
            }

        } catch (Exception e) {
            System.out.println("查询失败");
        }
        // 异常情况返回未知状态
        return LocalTransactionState.UNKNOW;
    }

    /**
     * 查询订单状态
     * 模拟返回查询成功
     *
     * @param orderId
     * @return
     */
    private boolean queryOrder(String orderId) throws InterruptedException {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        return true;
    }
}

@Data
public static class Order {
    private String orderId;

    private String goods;

    public Order(String orderId, String goods) {
        this.orderId = orderId;
        this.goods = goods;
    }
}

}

上面代码中:

1.我们需要为生产者指定一个唯一的 ProducerGroup

2.需要继承 TransactionListener 注解回调接口,其中 executeLocalTransaction 方法执行本地事务,checkLocalTranscation 用来执行检查本地事务。

3.返回事务状态有三种:

  • LocalTransactionState.UNKNOW 中间状态,RocketMQ 将会反查
  • LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE 提交事务,消息这后续将会消费这条消息
  • LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE,回滚事务,RocketMQ 将会删除这条消息

事务消息使用注意点

事务消息最大反查次数

由于单个消息反查次数过多,将会导致半消息队列堆积,影响性能。 RocketMQ 默认将单个消息的检查次数限制为 15 次。

我们可以通过修改 broker 配置文件,增加如下配置:

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当检查次数超过最大次数后,RocketMQ 将会丢弃消息并且打印错误日志。

若想自定义丢弃消息行为,需要修改 RocketMQ broker 端代码,继承 AbstractTransactionalMessageCheckListener 重写 resolveDiscardMsg 方法,加入自定义逻辑。

同步的双重写入机制

为了确保事务消息不丢失,并且保证事务完整性,需要将事务消息复制到集群其他节点,建议使用同步双重写入机制。

事务反查时间设置

我们可以设置以下参数,设置 MQ 服务端多久之后开始反查事务消息(自事务消息保存成功之后开始计算)。

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或者我们可以在 broker.conf 设置以下参数:

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发送端主动设置配置参数优先级大于 broker 端配置。

另外 RocketMQ 还有一个配置用于控制事务性消息检查间隔:

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如果自定义配置如上,事务消息检查间隔为 5 秒,事务消息设置检查时间为 60 s。

这就代表 broker 每隔 5s 检查一次事务消息,如果此时事务消息到 MQ 服务端时间还未超过 60s,此时将不会反查,直到时间大于 60s。

彩蛋

查找事务消息资料的时候,发现 RocketMQ 文档存在相关错误。

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如上两处实际是错误的,应该修改为:AbstractTransactionalMessageCheckListener 与 transactionTimeout。

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顺手修改了一下,提交 PR 。哈哈,也为开源项目贡献了一份力量。

最后说一句

以前总以为参加开源项目很难,直到最近接连参与两次开源项目修改,才发现其实并没有想象中那么难。由于版本变更,开源项目文档有些是存在错误的,如果我们看到了,顺手修复一下,这也是为开源项目贡献一份力。

才疏学浅,难免会有纰漏,如果你发现了错误的地方,还请你留言给我指出来,我对其加以修改。

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原文发布时间:2020-03-30
本文作者:楼下小黑哥
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