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面试题:Spring Cloud微服务架构下的分布式事务处理

在基于Spring Cloud的微服务架构中,分布式事务是一个复杂的问题。请详细说明你所了解的分布式事务解决方案,如TCC、Saga等,并分析在高并发场景下,如何选择合适的分布式事务解决方案以及如何优化系统性能和可用性。
46.6万 热度难度
后端开发微服务架构

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分布式事务解决方案

  1. TCC(Try - Confirm - Cancel)
    • 原理:TCC将事务处理过程分为三个阶段。Try阶段主要是对业务资源进行检测和预留;Confirm阶段在Try成功后,正式执行事务操作,对预留资源进行确认使用;Cancel阶段则是在Try成功但Confirm失败时,对Try阶段预留的资源进行释放回滚。
    • 优点
      • 性能较好,因为Try阶段只需完成部分业务逻辑和资源预留,而不是完整的业务操作。
      • 对业务侵入性相对较小,只要实现对应的Try、Confirm和Cancel接口即可。
    • 缺点
      • 开发成本较高,需要业务开发人员实现三个阶段的业务逻辑。
      • 数据一致性保障依赖Confirm和Cancel操作的幂等性,实现幂等性有一定难度。
  2. Saga
    • 原理:Saga模式将一个分布式事务拆分成多个本地事务,每个本地事务都有对应的补偿事务。当其中某个本地事务失败时,会按照顺序调用前面已执行本地事务的补偿事务,以达到事务回滚的目的。
    • 优点
      • 对业务代码的侵入性较小,每个本地事务可以独立开发和管理。
      • 适用于长事务场景,因为它不依赖于长时间的锁机制。
    • 缺点
      • 由于需要实现补偿事务,可能导致代码复杂度增加。
      • 当事务链较长时,故障处理和恢复的逻辑会变得复杂。

高并发场景下分布式事务解决方案的选择

  1. 业务场景
    • 短事务且对一致性要求极高:如果业务场景是类似电商下单扣库存等短事务,且要求强一致性,TCC可能更合适。因为TCC可以通过Try阶段预留资源,快速确认或取消事务,保障数据一致性。
    • 长事务且对一致性要求相对宽松:对于一些涉及多个系统交互的长事务,如订单的整个生命周期涉及订单创建、支付、发货等多个环节,Saga模式更适用。它可以允许每个环节的本地事务异步执行,通过补偿事务来最终保证数据一致性。
  2. 性能要求
    • 高并发低延迟:TCC在高并发低延迟场景下有优势,因为其Try阶段可以快速完成资源预留,在并发量高时能更快响应请求。而Saga模式由于事务链可能较长,在高并发下响应延迟可能相对较高。
    • 高吞吐量:如果系统对吞吐量要求高,Saga模式可能更合适。因为它不依赖于全局锁,各个本地事务可以异步执行,能更好地利用系统资源,提高吞吐量。

优化系统性能和可用性

  1. 性能优化
    • 异步处理:无论是TCC还是Saga,都可以将一些非关键的操作异步化。例如在TCC的Confirm阶段,如果有一些通知类的操作,可以通过消息队列异步处理,减少主线程的等待时间。在Saga模式中,各个本地事务之间也可以通过消息队列异步触发,提高系统整体性能。
    • 缓存应用:在分布式事务涉及的各个服务中合理使用缓存。比如在扣库存操作前,可以先从缓存中读取库存数据进行判断,减少对数据库的直接访问压力,提高事务处理速度。
  2. 可用性优化
    • 故障恢复机制:对于TCC,要确保Cancel操作的可靠性,即使在网络故障等情况下也能正确回滚。对于Saga,要保证补偿事务的幂等性和可重试性,当某个补偿事务执行失败时,能够自动重试。
    • 负载均衡:在高并发场景下,通过负载均衡器将请求均匀分配到各个服务实例上,避免单个实例负载过高导致服务不可用。同时,负载均衡器可以监控服务实例的健康状态,及时将请求从故障实例上转移。
    • 熔断与降级:在分布式事务涉及的服务之间设置熔断机制,当某个服务出现故障或响应时间过长时,快速熔断,避免大量请求堆积导致整个系统雪崩。同时,根据业务需求设置降级策略,在服务不可用时提供兜底的处理逻辑,保证系统的基本可用性。