面试题：Redis消息队列与MySQL广告投放系统的分布式事务处理

Question

当MySQL广告投放系统扩展为分布式架构，使用Redis消息队列在多个节点之间传递广告投放相关消息。请详细设计一套基于Redis消息队列的分布式事务解决方案，确保跨节点的广告投放操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，并分析该方案在实际应用中的优缺点。

Answer 1

基于Redis消息队列的分布式事务解决方案设计

1. 事务操作步骤

1. 准备阶段
   • 应用程序发起广告投放事务请求，将相关操作数据封装成消息，发送到Redis消息队列。例如，消息内容包含广告主ID、广告创意ID、投放时间、投放预算等关键信息。
   • 每个节点从消息队列中获取消息，在本地数据库中开始一个事务，并执行预操作，比如检查广告主预算是否充足、广告创意是否合规等。如果预操作失败，节点向Redis发布一个回滚消息，并结束本地事务。
2. 确认阶段
   • 如果所有节点的预操作都成功，应用程序向Redis发布一个确认提交消息。
   • 各个节点接收到确认提交消息后，提交本地数据库事务，完成广告投放操作。
3. 补偿阶段（针对异常情况）
   • 如果在确认阶段部分节点失败（如网络故障等原因导致部分节点未收到确认提交消息），系统启动补偿机制。
   • 失败节点会定期检查未完成的事务，向Redis发送查询消息，询问事务的最终状态。
   • 其他成功节点收到查询消息后，反馈其事务执行结果。根据反馈，失败节点决定是进行回滚还是重试提交操作。

2. 技术实现细节

1. 使用Redis的发布/订阅功能
   • 利用Redis的发布/订阅（Pub/Sub）模式实现消息的广播。对于预操作结果、确认提交消息、回滚消息以及补偿查询消息等都通过Redis的发布/订阅频道进行传递。例如，创建一个“ad - transaction - pre - result”频道用于发布预操作结果，“ad - transaction - commit”频道用于发布确认提交消息等。
2. 消息持久化
   • 为确保消息不丢失，使用Redis的持久化机制，如AOF（Append - Only File）模式。这样即使Redis重启，消息队列中的消息也能恢复。同时，在应用程序发送消息时，采用可靠的消息发送策略，例如使用事务性消息（如果Redis版本支持），确保消息成功入队。
3. 数据库操作与Redis交互
   • 在本地数据库事务中，使用数据库的锁机制（如行锁、表锁）确保数据一致性。同时，在与Redis交互时，使用Redis的原子操作（如SETNX、INCR等）来保证消息处理的原子性。例如，在记录事务状态时，使用SETNX命令设置事务的唯一标识和状态，避免重复处理。

方案优缺点分析

优点

1. 高可用性
   • Redis作为消息队列具有高可用性，通过主从复制和集群模式，能保证消息队列的持续运行。即使部分节点出现故障，消息也不会丢失，从而确保分布式事务的可靠性。
2. 性能高效
   • Redis的读写性能极高，能够快速处理大量的消息，满足广告投放系统高并发的需求。消息的发布/订阅机制也能快速将消息广播到各个节点，减少事务处理的延迟。
3. 简单易实现
   • 基于Redis的消息队列和发布/订阅功能，实现分布式事务的逻辑相对简单，不需要引入复杂的分布式事务框架。开发人员可以利用Redis的常用命令和功能，快速搭建分布式事务解决方案。

缺点

1. 一致性问题
   • 虽然采用了一系列机制来保证一致性，但在网络分区等极端情况下，可能会出现部分节点数据不一致的情况。例如，在确认提交消息广播过程中，部分节点由于网络延迟未及时收到消息，可能导致事务状态不同步。
2. 复杂度增加
   • 尽管整体方案相对简单，但为了保证事务的原子性、一致性等特性，在代码实现上需要处理各种异常情况和补偿机制，增加了代码的复杂度。特别是在处理多个事务并发执行时，需要更精细的控制和协调。
3. 依赖Redis
   • 整个方案高度依赖Redis，如果Redis出现严重故障（如数据丢失、长时间不可用等），会导致分布式事务无法正常进行，影响广告投放系统的稳定性。