分布式系统中的幂等性

1.幂等性介绍

幂等的概念来自数学，比如对于一元函数来说满足：f(f(x))=f(x)

即可称为满足幂等性

在计算机科学中，一个操作如果多次执行产生的影响与一次执行产生的影响相同，这样的操作即符合幂等性

在分布式系统中，服务消费方调用服务提供方的接口，多次调用的结果应该与一次调用的结果一样，这正是分布式环境下幂等性的语义。

为什么幂等性对于分布式系统而言如此重要？

因为子啊分布式环境下，服务调用方一般采用http协议或rpc或MQ的方式，即双方需要通过网络进行通信，而因为网络故障或者消息超时的存在，可能服务消费方已经成功调用了服务提供方的服务接口，但是消费方没有收到来自对方的成功响应，导致消费方以为服务调用失败从而再次进行调用，也就是网络的不可靠性导致了服务接口被多次调用的可能。

分布式系统必须保证在这种情况下，即使接口被多次调用，它对系统产生的影响应该与该接口只被调用一次的结果一样

2.幂等性场景

在微服务架构下，不同的微服务间会有大量的基于http，rpc或MQ消息的网络通信，接口的重复调用以及消息的重复消费可能会经常发生，比如以下情况

调用订单创建接口，第一次调用超时，调用方又尝试了一次，但其实第一次调用已经成功，只是调用方没有及时收到响应
订单支付成功后，需要向MQ发送一条消息，但该消息重复发送两条
网络波动导致服务方的接口被调用了两次
用户在使用产品时，无意地触发多笔交易
某些未关闭的重试机制

微服务架构应该具有幂等性，当接口被重复调用时，消息被重复消费时，对系统的产生的影响应该和接口被调用一次，消息被消费时一样

3.crud操作的幂等性分析

新增请求：不具备幂等性
查询请求：重复查询不会影响系统状态，查询天然具有幂等性
基于主键的更新请求
要更新的值依赖于前值，不具备幂等性
要更新的值不依赖于前值，具有幂等性
删除请求
基于主键的物理删除具有幂等性
基于主键的逻辑删除也具有幂等性

总结：通常只需要对新增请求和更新请求作幂等性保证

4.如何解决幂等性问题

全局唯一ID
根据业务生成一个全局唯一ID，在调用接口时会传入该ID，接口提供方会从相应的存储系统，比如redis中去检索这个全局ID是否存在，如果存在则说明该操作已经执行过了，将拒绝本次服务请求；否则将相应该服务请求并将全局ID存入存储系统中，之后包含相同业务ID参数的请求将拒绝
去重表
这种方法适用于在业务中有唯一标识的插入场景。比如支付场景中，一个订单只会支付一次，可以建立一张去重表，将订单ID作为唯一索引。把支付并且写入支付单据到去重表放入一个事务中，这样当出现重复支付时，数据库就会抛出唯一约束异常，操作就会回滚。这样保证了订单只会被支付一次
多版本并发控制
适合对更新请求作幂等性控制，比如要更新商品的名字，这是就可以在更新的接口中增加一个版本号来做幂等性控制
状态机控制
适合有状态机流转情况下，比如订单的创建和付款，订单的创建肯定是在付款之前。这是可以添加一个int类型的字段来表示订单状态，创建状态为0，付款成功为100，付款失败为99。
插入或更新
在MySQL数据库中，如果insert语句后面带上ON DUPLICATE KEY UPDATE子句，而要插入的行与表中现有记录的唯一索引或者主键索引产生重复值，则对旧值进行更新；否则执行新纪录的插入