小白学分布式程序开发13-幂等性

幂等性(Idempotence)：分布式架构的基石，即同一个操作无论请求多少次，其结果都相同。

在以前的单应用系统中，我们只需要把数据操作放入事务中即可，发生错误立即回滚，但是再响应客户端的时候也有可能出现网络中断或者异常等等。

举个最简单的例子：

＊支付

用户购买商品时使用网上支付，支付扣款成功，但是返回结果的时候网络异常，此时钱已经扣了，用户再次点击按钮，此时会进行第二次扣款，返回结果成功，用户查询余额返发现多扣钱了，流水记录也变成了两条。

如何解决上述问题呢，此时就需要用到幂等设计？

幂等设计：单次支付请求，也就是直接支付了，不需要额外的数据库操作了，这个时候发起异步请求创建一个唯一的ticketId，就是门票，这张门票只能使用一次就作废，具体步骤如下：

1.异步请求获取门票

2.调用支付，传入门票

3.根据门票ID查询此次操作是否存在，如果存在则表示该操作已经执行过，直接返回结果；如果不存在，支付扣款，保存结果

4.返回结果到客户端

如果步骤4通信失败，用户再次发起请求，那么最终结果还是一样的

举例：

假设有一个从账户取钱的远程API（可以是HTTP的，也可以不是），我们暂时用类函数的方式记为：

       bool withdraw(account_id, amount)

       withdraw的语义是从account_id对应的账户中扣除amount数额的钱；如果扣除成功则返回true，账户余额减少amount；如果扣除失败则返回false，账户余额不变。

       我们可以通过一些技巧把withdraw变成幂等的，比如：

       int create_ticket()

       bool idempotent_withdraw(ticket_id, account_id, amount)

       create_ticket的语义是获取一个服务器端生成的唯一的处理号ticket_id，它将用于标识后续的操作。idempotent_withdraw和withdraw的区别在于关联了一个ticket_id，一个ticket_id表示的操作至多只会被处理一次，每次调用都将返回第一次调用时的处理结果。这样，idempotent_withdraw就符合幂等性了，客户端就可以放心地多次调用。

       基于幂等性的解决方案中一个完整的取钱流程被分解成了两个步骤：

       1、调用create_ticket()获取ticket_id；

       2、调用idempotent_withdraw(ticket_id, account_id, amount)。

       虽然create_ticket不是幂等的，但在这种设计下，它对系统状态的影响可以忽略，加上idempotent_withdraw是幂等的，所以任何一步由于网络等原因失败或超时，客户端都可以重试，直到获得结果。如图所示：

和分布式事务相比，幂等设计的优势在于它的轻量级，容易适应异构环境，以及性能和可用性方面。在某些性能要求比较高的应用，幂等设计往往是唯一的选择。

幂等性是高并发分布式架构、分布式系统数据一致性的底层基本原理。

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