面试题：Node.js微服务异步通信中的分布式事务处理

Question

在Node.js构建的微服务架构中，各微服务通过异步通信交互数据。当涉及到跨多个微服务的业务操作需要保证数据一致性，即需要处理分布式事务时，你会采用何种策略和技术方案？请详细阐述该方案的设计思路、实现步骤以及可能面临的挑战与解决方案。

Answer 1

策略与技术方案

1. 两阶段提交（2PC）
   • 设计思路：引入一个协调者（Coordinator）角色。第一阶段，协调者向所有参与者发送准备指令，参与者执行事务操作但不提交，然后反馈准备结果。第二阶段，若所有参与者都准备成功，协调者发送提交指令，参与者正式提交事务；若有任何一个参与者准备失败，协调者发送回滚指令，参与者回滚事务。
   • 实现步骤：
     • 准备阶段：协调者通过消息队列向各微服务发送准备请求，微服务执行事务逻辑，记录日志，将数据修改设为暂存状态，并向协调者回复准备成功或失败。
     • 提交/回滚阶段：协调者根据准备阶段的反馈，若全部成功则发送提交消息到消息队列，微服务收到后正式提交事务；若有失败则发送回滚消息，微服务回滚事务。
   • 挑战与解决方案：
     • 单点故障：协调者故障会导致事务无法继续。解决方案是采用主备协调者，主协调者故障时备协调者接管。
     • 同步阻塞：在两阶段过程中，参与者处于阻塞状态等待指令。可优化为尽量缩短阻塞时间，如采用异步消息确认机制。
2. 三阶段提交（3PC）
   • 设计思路：在2PC基础上增加一个预提交阶段。第一阶段询问参与者是否可执行事务，参与者回复可执行能力；第二阶段预提交，协调者收到所有可执行回复后发送预提交指令，参与者执行事务但不提交；第三阶段提交，协调者确认所有预提交成功后发送提交指令。
   • 实现步骤：
     • 询问阶段：协调者向微服务发送询问消息，微服务检查自身资源等情况，回复是否可执行事务。
     • 预提交阶段：协调者根据询问结果，若都可执行则发送预提交消息，微服务执行事务操作并记录日志，暂不提交，回复预提交结果。
     • 提交阶段：协调者收到所有预提交成功回复后，发送提交消息，微服务正式提交事务。
   • 挑战与解决方案：
     • 网络分区：部分节点网络故障时可能导致不一致。解决方案是设置合理超时机制，超时后进行补偿操作。
3. TCC（Try - Confirm - Cancel）
   • 设计思路：将事务分为三个操作。Try阶段，微服务尝试预留资源；Confirm阶段，确认提交事务，执行真正的业务操作；Cancel阶段，若Try失败或后续需要回滚，释放预留资源。
   • 实现步骤：
     • Try阶段：业务发起方调用各微服务的Try接口，微服务检查资源并预留，返回尝试结果。
     • Confirm阶段：若所有Try都成功，发起方调用各微服务的Confirm接口，微服务执行正式业务操作。
     • Cancel阶段：若Try阶段有失败，发起方调用各微服务的Cancel接口，微服务释放预留资源。
   • 挑战与解决方案：
     • 幂等性：Confirm和Cancel操作需保证幂等性，防止重复调用导致数据不一致。可通过记录操作日志，每次操作前检查日志实现。
4. 基于消息队列的最终一致性
   • 设计思路：业务操作时，先记录操作日志到本地数据库，同时发送消息到消息队列。微服务从消息队列消费消息，按顺序执行操作，通过定期对账等机制保证最终数据一致性。
   • 实现步骤：
     • 消息生产：业务执行时，在本地数据库记录操作记录，并发送包含操作信息的消息到消息队列。
     • 消息消费：微服务从消息队列拉取消息，根据消息内容执行相应业务逻辑，并更新本地状态。
     • 对账：定期通过数据库记录与微服务状态进行比对，发现不一致进行修复。
   • 挑战与解决方案：
     • 消息丢失：消息队列故障可能导致消息丢失。可采用持久化消息队列，同时生产者采用可靠消息投递机制，如发送消息后等待确认，未确认则重试。