面试题：消息队列如何在常规场景下保证数据一致性

Question

在常见的后端开发场景中，如订单处理系统使用消息队列传递订单信息，简述消息队列是通过哪些机制来保证数据一致性的，包括消息的发送、存储与消费等环节。

Answer 1

消息发送环节

1. 事务消息机制：
   • 以订单处理系统为例，发送方先发送一条半事务消息（如向消息队列发送订单创建消息前先发半事务消息）。消息队列收到半事务消息后暂存且不投递。
   • 发送方执行本地事务（比如在订单数据库中插入订单记录）。
   • 发送方根据本地事务执行结果，向消息队列提交（本地事务成功）或回滚（本地事务失败）半事务消息。若提交，消息队列开始正常投递；若回滚，消息队列丢弃该半事务消息。这样确保了只有本地订单数据成功插入时，订单消息才会被发送出去，保证了订单数据和消息的一致性。
2. 确认机制（ACK）：
   • 发送方发送订单消息后，等待消息队列的确认（ACK）。
   • 消息队列接收到消息并成功存储后，向发送方返回ACK。若发送方在一定时间内未收到ACK，会重新发送消息，防止消息丢失，从而保证消息发送的可靠性和一致性。

消息存储环节

1. 持久化机制：
   • 消息队列将订单消息持久化到磁盘等存储介质。例如使用日志结构合并树（LSM - Tree）或其他文件存储格式。
   • 这样即使消息队列服务重启，已存储的订单消息不会丢失，保证了消息在存储过程中的一致性和可靠性。
2. 副本机制：
   • 消息队列通常采用多副本策略，将订单消息复制到多个节点存储。
   • 比如主从架构中，主节点存储消息后同步到从节点。当主节点故障时，从节点可以接替成为主节点，继续提供服务，确保消息不会因单点故障而丢失，维持消息存储的一致性。

消息消费环节

1. 幂等性处理：
   • 消费端设计成幂等的。在订单处理系统中，消费端接收到订单消息进行处理（如更新订单状态等操作）。若由于网络等原因，消费端重复接收到相同的订单消息，其执行结果和第一次处理时相同。例如通过数据库的唯一约束（如订单号唯一），当重复处理相同订单消息时，数据库操作不会产生重复数据，保证了订单数据处理的一致性。
2. 消费确认机制（ACK）：
   • 消费端成功处理订单消息后，向消息队列发送消费确认（ACK）。
   • 消息队列只有收到消费确认后，才会将该订单消息标记为已消费并从队列中删除（或移到已消费队列等处理方式）。若消息队列未收到ACK，会重新投递该消息给其他消费者或重试投递，确保订单消息能被成功处理，保证了消息消费的一致性。