ServiceComb中的数据最终一致性方案 - part 2

在我的前一篇文章，我谈到怎么用Saga解决行程规划应用的数据一致性问题。 现在让我们尝试设计实现Saga。

Saga Log

Saga保证所有的子事务都得以完成或补偿，但Saga系统本身也可能会崩溃。Saga崩溃时可能处于以下几个状态：

• Saga收到事务请求，但尚未开始。因子事务对应的微服务状态未被Saga修改，我们什么也不需要做。
• 一些子事务已经完成。重启后，Saga必须接着上次完成的事务恢复。
• 子事务已开始，但尚未完成。由于远程服务可能已完成事务，也可能事务失败，甚至服务请求超时，saga只能重新发起之前未确认完成的子事务。这意味着子事务必须幂等。
• 子事务失败，其补偿事务尚未开始。Saga必须在重启后执行对应补偿事务。
• 补偿事务已开始但尚未完成。解决方案与上一个相同。这意味着补偿事务也必须是幂等的。
• 所有子事务或补偿事务均已完成，与第一种情况相同。

为了恢复到上述状态，我们必须追踪子事务及补偿事务的每一步。我们决定通过事件的方式达到以上要求，并将以下事件保存在名为saga log的持久存储中：

• Saga started event 保存整个saga请求，其中包括多个事务/补偿请求
• Transaction started event 保存对应事务请求
• Transaction ended event 保存对应事务请求及其回复
• Transaction aborted event 保存对应事务请求和失败的原因
• Transaction compensated event 保存对应补偿请求及其回复
• Saga ended event 标志着saga事务请求的结束，不需要保存任何内容

通过将这些事件持久化在saga log中，我们可以将saga恢复到上述任何状态。

由于Saga只需要做事件的持久化，而事件内容以JSON的形式存储，Saga log的实现非常灵活，数据库（SQL或NoSQL），持久消息队列，甚至普通文件可以用作事件存储， 当然有些能更快得帮saga恢复状态。

Saga请求的数据结构

在我们的业务场景下，航班预订、租车、和酒店预订没有依赖关系，可以并行处理，但对于我们的客户来说，只在所有预订成功后一次付费更加友好。 那么这四个服务的事务关系可以用下图表示：

将行程规划请求的数据结构实现为有向非循环图恰好合适。 图的根是saga启动任务，叶是saga结束任务。

Parallel Saga

如上所述，航班预订，租车和酒店预订可以并行处理。但是这样做会造成另一个问题：如果航班预订失败，而租车正在处理怎么办？我们不能一直等待租车服务回应， 因为不知道需要等多久。

最好的办法是再次发送租车请求，获得回应，以便我们能够继续补偿操作。但如果租车服务永不回应，我们可能需要采取回退措施，比如手动干预。

超时的预订请求可能最后仍被租车服务收到，这时服务已经处理了相同的预订和取消请求。

因此，服务的实现必须保证补偿请求执行以后，再次收到的对应事务请求无效。 Caitie McCaffrey在她的演讲Distributed Sagas: A Protocol for Coordinating Microservices中把这个称为可交换的补偿请求 (commutative compensating request) 。

ACID and Saga

ACID是具有以下属性的一致性模型:

• 原子性（Atomicity）
• 一致性（Consistency）
• 隔离性（Isolation）
• 持久性（Durability）

Saga不提供ACID保证，因为原子性和隔离性不能得到满足。原论文描述如下：

full atomicity is not provided. That is, sagas may view the partial results of other sagas [1]

通过saga log，saga可以保证一致性和持久性。

Saga 架构

最后，我们的Saga架构如下

• Saga Execution Component解析请求JSON并构建请求图
• TaskRunner 用任务队列确保请求的执行顺序
• TaskConsumer 处理Saga任务，将事件写入saga log，并将请求发送到远程服务

总结

本文讨论了如何实现saga，通过saga log来保存事务和补偿事件。也提到如何从saga log中持久化的事件恢复崩溃的saga系统。 为了满足saga的一致性保证，微服务的设计有以下几个要求：

• 事务和赔偿请求必须幂等
• 补偿请求必须可交换（commutative）

References

1. Original Paper on Sagas by By Hector Garcia-Molina & Kenneth Salem