文章目录
- 1、分布式系统
- 2、CAP定理
- 3、Base理论
- 4、分布式事务的解决方案：Seata
- 4.1 Seata的XA模式
- 4.2 Seata的AT模式
- 4.3 Seata的TCC模式
- 5、分布式事务的解决方案：MQ
- 6、分布式系统下，接口的幂等性
- 6.1 数据库唯一索引
- 6.2 token + redis
- 6.3 分布式锁
- 7、分布式任务调度xxl-job
- 7.1 路由策略
- 7.2 任务执行失败的处理
- 7.3 大数据量任务同时执行--分片广播
- 8、面试
1、分布式系统
简单说就是：一个活儿可以被多个人处理（一个请求过来，有多个节点都有能力处理它并响应），因此，需要考虑数据的一致性
而分布式系统中的多个节点，可以是多台物理机、多台虚拟机、多个容器。分布式系统的引入，提高了系统的：
- 可伸缩性（业务高峰期多起几个实例放节点上）
- 可靠性（多个节点可以干活儿，挂掉一台服务器也问题不大）
- 性能（并发能力变为n倍，n为节点数）
最后，加节点，是多了个干活儿的人，提到的是并发上限，单个接口，响应该几秒还是几秒，因为处理某个接口的这个活儿，你交给哪个人去干，都是那个耗时。
2、CAP定理
- Consistency：一致性
- Availability：可用性
- Partition tolerance：分区容错性
CAP定理即：布式系统无法同时满足这三个指标
一致性，即用户访问分布式系统的任意节点，得到的数据必须一致。一个活儿，多个人都可以处理，但你问甲的结果和问乙的结果必须一样
可用性，即用户访问集群中的任意健康节点，必须得到响应，不能超时或者拒绝。
分区容错，即集群出现分区时，整个系统也要持续对外提供服务。
分区容错性，背景是：因网络故障或其他原因，导致分布式系统的部分节点和其他节点失去了联系，形成了独立分区
此时，客户端往节点node02写入数据v1，而node02只能同步给node01，node03数据还是旧的，违背了一致性。反之，如果想要数据一致，那就让分区2的节点node03别干活儿了，penging到网络恢复，但这违背了可用性。
结论：
分布式系统节点之间肯定是需要网络连接的，分区(P)是必然存在的，因此，而分区一旦出现，如上分析，一致性和可用性就不可能同时满足。因此，CA是不可能的- 如果保证访问的高可用性A，可以持续对外提供服务，但不能保证数据的强一致性 ⇒
AP - 如果保证访问的数据强一致性C，就要放弃高可用性 ⇒
CP
3、Base理论
要么追求CP，要么追求AP，但也不是非0即1。追求了CP，仍然有数据的一致性，不过不再是强一致性，而是最终一致罢了。⇒ Base理论：
- Basically Available(基本可用)：分布式系统在出现故障时，允许损失部分可用性，即保证核心可用
- Soft state(软状态)：在一定时间内，允许出现中间状态，比如临时的不一致状态
- Eventually Consistent(最终一致性)：虽然无法保证强一致性，但是在软状态结束后，最终达到数据一致
以上面的下单业务为例，下单后，需要做订单数据生成、账户扣款、库存余量维护。数据分布在不同的节点上，需要跨越多个节点或服务进行数据操作和事务处理（分布式事务）。此时就有两种选择：
最终一致：各个分支事务（订单服务、账户服务、库存服务各自对应一个分支事务）分别执行并提交，如果哪一个分支事务执行失败，则需要恢复其他已提交的分支事务的数据（之前insert的就delete）。如此，数据最终一致，但会出现一个临时状态，也就是Base理论里所说的软状态，即数据不一致，订单服务库里有订单数据，但库存服务的库里数据未减少。 ⇒AP- 强一致：各个分支事务执行完后不要提交，等待彼此的结果，统一提交或回滚，如此，数据强一致，但分支事务等待其他分支时，处于弱可用状态 ⇒
CP
4、分布式事务的解决方案：Seata
微服务架构下，多个微服务之间，只是做查询，那没啥好提事务的，但只要一个业务发生了多个微服务的写操作，如上面说的下单，就要进行分布式事务控制。解决方案：
- Seata
- MQ
Seata架构：
包括三个角色：
- TC(Transaction Coordinator)：事务协调者，维护全局和分支事务的状态，协调全局事务提交或回滚
- TM (Transaction Manager)： 事务管理器，定义全局事务的范围、开始全局事务、提交或回滚全局事务
- RM（Resource Manager）：资源管理器，可以认为是每一个微服务的节点，他们分别对应一个分支事务
4.1 Seata的XA模式
分支事务各自执行业务SQL后，不提交分支事务，等待TC检查各个分支事务，如果各个分支事务的SQL执行都没报错，则通知分支事务一起提交事务，反之，通知各个分支事务一起回滚事务。体现的是CP，即保证的是数据强一致性
XA模式缺陷是：各个分支事务之间要等待，等待期间，有资源锁定（业务SQL执行对应的数据被锁定，其他线程无法访问）
4.2 Seata的AT模式
和XA不同，AT模式下，各个分支事务会执行SQL并提交事务，但同时每个分支事务也都记录了undo-log日志。提交事务后，各个分支事务向TC报告自己的事务状态到TC，即告诉TC，自己的SQL执行成功没有，都成功，则删除undo-log日志，有一个失败，则根据undo-log把其余分支事务的数据退回去。
AT模式，体现的是AP，只要最终一致性，不要强一致
4.3 Seata的TCC模式
TCC模式即，Try、Confirm、cancel。比如还是下单，买本书100元，订单服务对应的分支事务A，进行Try资源预留，即检查下你的余额有没有 > 100，有则冻结100块。库存服务对应的分支事务B，进行Try资源预留，即检查库存剩余数量是否 > 1。Try后，各个分支事务向TC报告事务状态，如果都成功，则进行Confirm，提交全局事务。反之，执行Cancel，释放预留资源。
缺点是Try的部分得自己代码实现。
5、分布式事务的解决方案：MQ
比如向借呗申请借钱，借呗系统资质审核通过后，支付宝系统余额才能增加。但借呗和支付宝在两个不同的系统，还不是一个系统的两个微服务。此时，可用MQ实现：
用户申请借钱，资质审核通过后，借呗系统落库借款单并给MQ发消息（这两步，借呗在自己的库里加事务去控制同成功、同失败）。支付宝系统监听MQ，消费，给对应的用户增加余额。这样，数据的强一致性最弱，也即"5分钟内到账"。
最后，分布式事务各个方案的使用场景：
6、分布式系统下，接口的幂等性
幂等性：即多次调用一个接口，和单次调用一个接口，结果都一致，不会改变业务状态。 需要考虑幂等的场景如：用户重复点击（网络波动）。Restful API下的接口：
PUT不一定幂等：
//幂等
update t item set money= 500 where id = 1;
//不幂等
update t item set money = money + 500 where id = 1;
关于接口幂等性的实现方式：
6.1 数据库唯一索引
确保列或列组合的数值唯一性的索引，如此，插入数据时，多次调用就会报错：
这样只能处理新增的幂等性，修改的幂等性无法保证
6.2 token + redis
- 第一次请求，生成一个唯一 token 存入redis ，返回给前端
- 第二次请求，业务处理，携带之前的token，到redis 进行验证，如果存在，可以执行业务，删除token。如果不存在，则直接返回，不处理业务
6.3 分布式锁
如下，防止重复支付，用支付ID作为分布式锁的key，防止某一笔订单被重复支付
7、分布式任务调度xxl-job
xxl-job的优势：
- 解决集群任务的重复执行问题
- cron 表达式定义灵活，不再硬编码到代码中
- 定时任务失败了，重试和统计
- 任务量大，分片执行
7.1 路由策略
每个任务交给哪个节点（或者job服务的哪个pod）去干：
- First：固定选择第一个实例
- Last：固定选择最后一个实例
- Round：轮询
- Random：随机
- Least_Frequently_Used：最不经常使用的，使用频率最低的
- Least_Recently_Used：最近最久未使用，最久没被使用的
- FailOver：故障转移，按心跳检测，第一个心跳检测成功的
- BusyOver：忙碌转移，按空闲检测，第一个空闲检测成功的
- Sharding_Broadcast：分片广播
7.2 任务执行失败的处理
设置路由策略为故障转移 + 设置失败重试次数
重试后也可能失败，此时可查看日志，
以及设置邮件告警：页面上配置的是运维的邮箱
最后，部署xxl-job时，要配置下邮件发送者的信息，比如公司邮箱
7.3 大数据量任务同时执行–分片广播
分片广播的路由策略下，将一个任务分片执行并发到多个执行器上
在任务执行的代码中可以获取分片总数和当前分片，按照取模的方式分摊到各个实例执行：
8、面试
