面试题：微服务架构Saga模式下的并发控制问题

Question

在微服务架构的Saga模式中，多个Saga实例可能会并发执行相关操作，这可能导致数据一致性问题。请详细说明如何在Saga模式下实现有效的并发控制，包括可能采用的技术手段和设计思路。

Answer 1

技术手段

1. 分布式锁：
   • 原理：利用分布式锁服务（如Redis、Zookeeper），在Saga实例执行关键操作前获取锁，操作完成后释放锁。只有获取到锁的Saga实例才能执行对共享数据的操作，从而避免并发冲突。
   • 示例：以Redis为例，使用SETNX（SET if Not eXists）命令获取锁，若返回1表示获取成功，可执行操作；返回0则获取失败，需等待重试。操作完成后使用DEL命令释放锁。
2. 数据库事务：
   • 原理：将Saga实例中的相关操作封装在数据库事务中，利用数据库自身的事务机制来保证数据的一致性。数据库会对并发事务进行调度和隔离，确保事务的原子性、一致性、隔离性和持久性。
   • 示例：在关系型数据库（如MySQL）中，使用BEGIN、COMMIT和ROLLBACK语句来管理事务。例如，在Saga实例开始执行操作前，开启事务（BEGIN），在所有操作执行成功后提交事务（COMMIT），若中间出现异常则回滚事务（ROLLBACK）。
3. 消息队列：
   • 原理：将Saga实例的操作请求发送到消息队列中，消息队列按顺序处理消息，从而保证对共享数据的操作顺序执行，避免并发冲突。每个Saga实例的操作作为一条消息进入队列，队列依次消费这些消息。
   • 示例：使用Kafka、RabbitMQ等消息队列。生产者将Saga操作请求封装成消息发送到指定队列，消费者从队列中按顺序取出消息并执行相应操作。

设计思路

1. 资源划分与隔离：
   • 原理：对系统中的资源进行合理划分，不同的Saga实例操作不同的资源子集，减少并发操作同一资源的可能性。这样可以在一定程度上降低并发控制的复杂度。
   • 示例：根据业务模块或数据类型对资源进行划分。例如，在一个电商系统中，将订单相关资源和库存相关资源分开，负责订单处理的Saga实例和负责库存更新的Saga实例操作不同的资源，减少并发冲突。
2. 版本控制：
   • 原理：为共享数据添加版本号，每次Saga实例对数据进行修改时，检查版本号是否匹配。若匹配则更新数据并递增版本号；若不匹配则说明数据已被其他Saga实例修改，需重新获取数据并再次尝试操作。
   • 示例：在数据库表中添加一个版本号字段（如version），Saga实例在读取数据时获取版本号，在更新数据的SQL语句中加入版本号的条件判断，如UPDATE table_name SET column1 = value1, version = version + 1 WHERE id =? AND version =?。
3. 乐观并发控制与重试机制：
   • 原理：Saga实例在执行操作时，假设不会发生并发冲突，直接执行操作。若在提交操作时发现数据已被其他Saga实例修改，则回滚操作并进行重试。通过多次重试，直到操作成功。
   • 示例：在代码实现中，使用try - catch块捕获并发冲突异常（如数据库更新失败异常），在catch块中进行重试逻辑。可以设置最大重试次数和重试间隔时间，避免无限重试。