分布式服务架构(二)
ACID
A:原子性
C:一致性
I:隔离性
D:持久性
具有ACID的数据库支持强一致性，强一致性代表数据库本身不会出现不一致的线性，每个事务都是原子性，要么成功，要么失败，事物间具有隔离性，且互不影响，而且最终状态是持久化的。
但是在互联网的时代，项目大多数都是大规模高并发的特性，必须使用拆分理论，对高并发的压力，分而治之，大而化小，小而化了，否则难以支持亿级流量，即使关系型数据库，单机也难以支持存储和吞吐量的性能需求，如果必须要这样做，就应尽量把数据放到数据库一个分片上，这样就可以利用数据库解决不一致的问题，
CAP
C:一致性，在分布式系统中，每一个节点有所有数据的备份，同一时刻具有同样的值，同一时刻读取的数据是一致的，最新的数据
A:可用性，好的响应性能，完全的可用性指的是任何故障下，服务都会在有限时间内处理完并进行相应
P:分区容错行，尽管网络上有部分消息丢失，但是系统仍然可以继续工作。
BASE
BA:Basically Available,基本可用
S:软状态，状态可以在一段时间内不同步
E:Eventually Consistent,最终一致，在一定的时间窗口内，最终数据达成一致即可
软状态是实现BASE的思想的方法,基本可用和最终一致是目的，BASE由于不是强一致性，所以系统会存在短暂不一致的状态，在这个短暂的时间里面,记录每一个操作的临时状态,通过每个临时状态，在系统出现问题的时候，可以通过这个临时状态，可以继续执行或者进行回滚处理，最终达到一致性
解决一致性问题的总结
- 使用强悍的硬件并运行专业的关系型数据库如oracle,Mysql，能够保证一致性，能够用硬件解决的问题都不是问题
- 使用强悍的硬件还是成本太高，因此使用关系型数据库进行水平伸缩和扩展,将相关的数据分到数据库的同一个分区，任然可以解决数据一致性问题
- 由于业务限制，并不能将数据放到一个数据库分片，因此我们记录事务的软状态，如果出现不一致，就可以通过系统自动化或者人工干预修复不一致的问题
分布式一致性协议
二阶段提交协议
- 准备阶段,协调者向参与者发起指令，参与者评估自己的状态，如果参与者评估自己可以完成，就会写undo或redo,锁定资源，但是不提交
- 提交阶段，如果每个参与者在准备阶段都返回成功，也就是预留资源和执行操作成功，则协调者向参与者发起提交指令，参与者提交资源变更的事务，释放资源，如果任何一个参与者明确返回准备失败，就是预留资源和执行失败，则协调器发送中止指令，参与者取消已经变更的事务，执行undo日志，释放资源，
二阶段提交在准备阶段锁定资源，这是一个重量级操作，但是能保证强一致性，实现复杂，成本高，不够灵活，
- 阻塞，任何一次指令都必须收到明确的响应,否则一直阻塞，占用资源不释放
- 单点故障，若协调者宕机，参与者没有协调者的指挥，就会阻塞，尽管可以选举新的协调者，但是如果协调者发送一个提交指令后宕机，而提交指令仅仅被一个参与者接受，并且参与者接受后也宕机了，则新的协调者也不能处理
- 脑裂，协调者发送指令，有的参与者接受到了，有的参与者没有接受到，多个参与者出现不一致的状态
三阶段提交
三阶段解决了二阶段一直阻塞的问题，引入了超时机制，并且引入了询问的阶段
- 询问阶段，协调者就是问问参与者能否完成指令，参与者只要回复可以或不可以,这个阶段超时导致中止，
- 准备阶段，如果询问都回复可以，那么准备阶段协调者就会发起执行请求，然后写undo,redo日志，执行操作但不提交，如果询问有一个返回不可以，就会发送中止请求，这个阶段超时导致成功。
- 提交阶段，如果每个参与者才准备阶段成功返回，这协调者就会发送提交操作指令，参与者提交变更的事务,释放资源，若干任何参与者返回失败，则协调者就会发起中止操作，参与者取消变更的事务，执行undo日志，释放资源，
三阶段和二阶段有以下不同
- 增加了一个询问阶段，为了尽可能早点发现无法执行操作而中止行为，但是只能减少这种情况发生，不能完全避免
- 在准备阶段，加入了超时机制，一旦超时，协调者和参与者都会继续执行提交事务，默认成功
三阶段协议和二阶段相比，一旦发生超时，系统仍然会发生不一致，但是可以减少这种情况，好处就是不会阻塞和永远锁定资源
TCC协议
不管是二阶段还是三阶段在极端情况下，可能产生阻塞，以及数据不一致的，并且实现比较复杂，此时就提出了TCC协议
TCC分为三个阶段，一个是尝试执行，如果执行没有问题，就会执行confirm,如果执行出现了问题，就会执行cancel操作，看起来和二阶段提交协议没有差别，但是当执行出现问题的时候,有一定的自我修复能力，如果参与者出现了问题，协调者就会通过执行操作的逆操作来达到最终一致性状态，
当然TCC也有许多问题，例如如果有些参与者接收到了请求，有些没有接收到,整个系统然仍处于不一致的，这种情况，往往是自动修复，如果无法修复，就必须有人工参与解决.
保证最终一致性的模式
二阶段和三阶段实现复杂且有的一定的自身问题，TCC,实现协议更简单，容易实现，但是由于每个服务都要进行Try,confirm，和cancel,略显臃肿，因此系统的底线是仅仅需要达到最终一致性，而不是需要实现专业,复杂的一致性协议，实现最终一致性有些非常有效的模式
- 查询模式
任何服务操作都需要提供一个查询接口，用来向外部输出操作执行的状态，服务操作的使用方可以通过查询接口得知服务操作执行的状态，然后根据不同状态做不同的处理操作
2.补偿模式
上面的查询模式，在任何情况下，我们可以知道服务的状态，如果整个操作处于不正常状态，则我们需要修正操作中间有问题的子操作，这可能要重新执行未执行的子操作，后者取消已经完成的子操作，通过修复使得整个操作系统达到一致性，为了系统最终达到一致状态而做的努力叫做补偿
补偿分为以下几种
- 自动恢复,程序根据不一致的环境，通过继续完成未执行的操作，或者回滚已经完成的操作，最终达到一致性
- 通知运营，如果程序无法自动恢复，并且设计考虑了不一致的场景，则可以提供运营功能，通过手工补偿
- 技术运营，有些问题，必须要通过技术手段进行修复，包括数据库变更，或者代码变更
3.异步确保模式
对于主流程响应时间要求不太高的场景中，通常把这类操作单独拿出来,通过异步的方式进行处理，然后把结果通知通知系统通知服务使用方。
实践中我们把要执行的异步操作封装后持久化入库,然后通过定时任务捞取任务进行补偿操作实现异步确保模式，只要定时系统足够健壮，则任何任务最重都会被成功执行
4.定时校验模式
在分布式系统中构建了唯一的id,调用链的等基础设施后，我们可以很容易对系统间的不一致进行核对，通常需要第三方的定时核对系统，从第三方监控服务执行的健康程度.
定期校对模式多应用于金融系统，金融系统由于涉及资金安全，需要保证准确性，所以需要多重的一致性保证机制，包括商品交易对账，系统间一致性对账现金对账等，这些都是定期校对模式。
5.可靠消息模式
在分布式系统中，我们经常使用的就是上面提到的异步确认模式，为了让一步操作的调用方和被调用方充分的解耦，采用消息队列，具有可以伸缩性，可分片，可持久化等，
- 消息的可靠发送 消息的可靠发送认为是尽最大努力发送消息通知，有两种方式
第一种就是上图，发送消息之前就把消息进行持久化，标记为待发送，然后发送消息，如果成功，则将消息标记为发送成功，定时任务定时把未发送的消息并将消息发送
第二种就是上图，和第一种不同就是持久化消息的数据库是独立的，并不耦合在业务系统，发送消息前，先发送一个预发送消息，消息管理模块将其持久化,并标记待发送，在发送成功后，标记消息发送成功,定时任务定时从数据库捞取一定时间内未发送的消息,查询业务系统是否要继续发送，要根据查询结果来确定消息的状态，
超时处理模式
微服务之间通信和交互通过某种协议，然后网络通信是不确定的，我们必须考虑对网络的容错，特定是对调用超时问题的处理
服务之间服务交互模式有三种模式如下
同步调用
异步调用模式
消息队列异步处理模式
交互模式下超时问题的解决方案
- 同步模式调用模式的解决方案
服务的处理结果会通过返回值返回给使用方，对返回的状态定义分为两种
- 成功和失败
- 成功和失败以及处理中
两种状态的同步接口有两种同步超时情况
第一种超时是当调用服务1的时候超时了，此时我们需要使用查询模式，查询处理的结果,获取到结果之后，做出相应的处理，如果成功就继续下面操作，如果失败了就会重试，请求再次处理，但是当查询的结果是异常的，这种情况，服务1实际上没有接受到请求，或者还没有接受到一开始的处理请求，服务适用方需要使用同一个请求id进行重试，当然服务1必须支持幂等性
第二种超时是在服务内部超时的，由于我们前提是只有两种状态,成功和失败,因此这里服务内部使用内部快速失败，同时如果服务2已经接受到了请求，且处理了，则进行回滚操作，否则忽略不做任何处理。
三种状态的同步接口有两种超时情况
三种状态的同步接口超时，服务1超时，和上面两种状态的处理方案一样，而如果服务1调用服务2超时，就不一样了
因为三种状态的同步接口支持中间状态，因此可以返回给使用方一个中间状态，变相的把同步接口变成异步接口，达到最终一致性结果
这种场景下，我们尽最大努力成功处理用户发送的请求，因此服务1调用用服务2超时，我们返回助理中的状态，随后系统尽最大努力补偿执行出错的部分，服务1需要通过服务2的查询结果获取最新的请求处理状态，如果服务2没有明确回复，则可以尝试重新发送请求，服务2也要支持幂等性操作。
2，异步调用模式下解决方案
上图和同步两状态是一样，当服务1超时的时候，我们通过查询来补齐状态，并根据状态完后后续操作,
当内部超时的时候，这和三状态场景相似因此当服务1调用服务2超时，服务1需要根据服务2的最新状态，根据状态补偿后续操作，如果服务2根据最新状态,接受了请求，则继续后续操作，这种和同步三状态不一样的是，一旦处理成功，需要异步回调通知使用方，而三状态只需等待使用方查询，不需要通知，也无法实现，
当在异步返回的时候超时，此时服务1要保证通知一定可送达，如果超时，服务1负责重新继续补偿，通常会实际一个间隔递增的策略，保证通知到使用方.
消息队列异步处理模式解决方案
上面当请求处理，返回受理超时的时候，我可以使用消息可靠发送
当在服务2异步处理超时的时候，消息队列提供两种方式消费消息
- 自动增长消费的偏移量，在一个消费者从消费服务器中取走消息后,消队列的消息偏移量自动增加，一旦消息被消费，则不存在服务器中，如果处理失败，也无法从消息服务器中找回
- 手工提交偏移量，在一个消费者从消费服务器中取出消息后，先把消息持久化到本地数据库，然后告诉消费服务器已经消费消息，消费服务器才会移除消息，如果持久化失败，则消息任然存在于消费服务器中，消息还可以继续消费