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如何保障消息中间件100%消息投递成功？如何保证消息幂等性？

发布时间：2020-04-15 16:13:26

这个是互联网公司使用 MQ 基本要捷俊的问题，本质上还是问你使用消息队列如何保证幂等性，以kafka来举例，Kafka 有个 offset 的概念，每个消息写进去，都有一个 offset，代表消息的序号，消费者消费之后，每隔一段时间会定时定期的会把一消费过的消息的 offset 提交一下，表示已经消费过，下次我重重启或者服务死掉在重启的时候，会继续从上次消费到的 offset 来继续消费。但是还是得结合业务来思考，比如你拿个数据要写库，你先根据主键查一下，如果这数据都有了，你就别插入了，update 一下好吧，最终还是要在数据方面在做一次去重操作

一、前言

我们小伙伴应该都听说够消息中间件MQ，如：RabbitMQ，RocketMQ，Kafka等。引入中间件的好处可以起到抗高并发，削峰，业务解耦的作用。

如上图：

（1）订单服务投递消息给MQ中间件
（2）物流服务监听MQ中间件消息，从而进行消费

二、分析问题

小伙伴们对此会有些疑问，订单服务发起消息服务，返回成功不就成功了吗？如下面的伪代码：

上面代码中，一般发送消息就是这么写的，小伙伴们觉得有什么问题吗？

下边说一个场景，如果MQ服务器突然宕机了会出现什么情况？是不是我们订单服务发过去的消息全部没有了吗？是的，一般MQ中间件为了提高系统的吞吐量会把消息保存在内存中，如果不作其他处理，MQ服务器一旦宕机，消息将全部丢失。这个是业务不允许的，造成很大的影响。

三、持久化

有经验的小伙伴会说，我知道一个方法就是把消息持久化，RabbitMQ中发消息的时候会有个durable参数可以设置，设置为true，就会持久化。

这样的话MQ服务器即使宕机，重启后磁盘文件中有消息的存储，这样就不会丢失了吧。是的这样就一定概率的保障了消息不丢失。

但还会有个场景，就是消息刚刚保存到MQ内存中，但还没有来得及更新到磁盘文件中，突然宕机了。（我靠，这个时间这么短，也会出现，概率太低了吧），这个场景在持续的大量消息投递的过程中，会很常见。

那怎么办？我们如何作才能保障一定会持久化到磁盘上面呢？

四、confirm机制

上面问题出现在，没有人告诉我们持久化是否成功。好在很多MQ有回调通知的特性，RabbitMQ就有confirm机制来通知我们是否持久化成功？

confirm机制的原理：

（1）消息生产者把消息发送给MQ，如果接收成功，MQ会返回一个ack消息给生产者；
（2）如果消息接收不成功，MQ会返回一个nack消息给生产者；

上面的伪代码，有两个处理消息方式，就是ack回调和nack回调。

这样是不是就可以保障100%消息不丢失了呢？

我们看一下confirm的机制，试想一下，如果我们生产者每发一条消息，都要MQ持久化到磁盘中，然后再发起ack或nack的回调。这样的话是不是我们MQ的吞吐量很不高，因为每次都要把消息持久化到磁盘中。写入磁盘这个动作是很慢的。这个在高并发场景下是不能够接受的，吞吐量太低了。

所以MQ持久化磁盘真实的实现，是通过异步调用处理的，他是有一定的机制，如：等到有几千条消息的时候，会一次性的刷盘到磁盘上面。而不是每来一条消息，就刷盘一次。

所以comfirm机制其实是一个异步监听的机制，是为了保证系统的高吞吐量，这样就导致了还是不能够100%保障消息不丢失，因为即使加上了confirm机制，消息在MQ内存中还没有刷盘到磁盘就宕机了，还是没法处理。

说了这么多，还是没法确保，那怎么办呢？？？

五、消息提前持久化 + 定时任务

其实本质的原因是无法确定是否持久化？那我们是不是可以自己让消息持久化呢？答案是可以的，我们的方案再一步的演化。

上图流程：

（1）订单服务生产者再投递消息之前，先把消息持久化到Redis或DB中，建议Redis，高性能。消息的状态为发送中。
（2）confirm机制监听消息是否发送成功？如ack成功消息，删除Redis中此消息。（3）如果nack不成功的消息，这个可以根据自身的业务选择是否重发此消息。也可以删除此消息，由自己的业务决定。
（4）这边加了个定时任务，来拉取隔一定时间了，消息状态还是为发送中的，这个状态就表明，订单服务是没有收到ack成功消息。
（5）定时任务会作补偿性的投递消息。这个时候如果MQ回调ack成功接收了，再把Redis中此消息删除。

这样的机制其实就是一个补偿机制，我不管MQ有没有真正的接收到，只要我的Redis中的消息状态也是为【发送中】，就表示此消息没有正确成功投递。再启动定时任务去监控，发起补偿投递。

当然定时任务那边我们还可以加上一个补偿的次数，如果大于3次，还是没有收到ack消息，那就直接把消息的状态设置为【失败】，由人工去排查到底是为什么？

这样的话方案就比较完美了，保障了100%的消息不丢失（当然不包含磁盘也坏了，可以做主从方案）。

不过这样的方案，就会有可能发送多次相同的消息，很有可能MQ已经收到了消息，就是ack消息回调时出现网络故障，没有让生产者收到。

那就要要求消费者一定在消费的时候保障幂等性！

六、幂等含义

我们先了解一下什么叫幂等？在分布式应用中，幂等是非常重要的，也就是相同条件下对一个业务的操作，不管操作多少次，结果都是一样。

6.1、为什么要有幂等这种场景？

为什么要有幂等这种场景？因为在大的系统中，都是分布式部署，如：订单业务和库存业务有可能都是独立部署的，都是单独的服务。用户下订单，会调用到订单服务和库存服务。

因为分布式部署，很有可能在调用库存服务时，因为网络等原因，订单服务调用失败，但其实库存服务已经处理完成，只是返回给订单服务处理结果时出现了异常。这个时候一般系统会作补偿方案，也就是订单服务再此放起库存服务的调用，库存减1。

这样就出现了问题，其实上一次调用已经减了1，只是订单服务没有收到处理结果。现在又调用一次，又要减1，这样就不符合业务了，多扣了。

幂等这个概念就是，不管库存服务在相同条件下调用几次，处理结果都一样。这样才能保证补偿方案的可行性。

6.2、乐观锁方案

借鉴数据库的乐观锁机制，如：

根据version版本，也就是在操作库存前先获取当前商品的version版本号，然后操作的时候带上此version号。我们梳理下，我们第一次操作库存时，得到version为1，调用库存服务version变成了2；但返回给订单服务出现了问题，订单服务又一次发起调用库存服务，当订单服务传如的version还是1，再执行上面的sql语句时，就不会执行；因为version已经变为2了，where条件就不成立。这样就保证了不管调用几次，只会真正的处理一次。

6.3、唯一ID + 指纹码

原理就是利用数据库主键去重，业务完成后插入主键标识