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大家好,我是苏三,又跟大家见面了。
前言
上个月,我们有个电商系统出了个灵异事件:用户支付成功了,但订单状态死活不改成“已发货”。
折腾了半天才定位到问题:订单服务的MQ消息,像人间蒸发一样消失了。
这个Bug让我明白:(MQ)消息队列的数据一致性设计,绝对能排进分布式系统三大噩梦之一!
今天这篇文章跟大家一起聊聊,MQ如何保证数据一致性?希望对你会有所帮助。
1 数据一致性问题的原因
这些年在Kafka、RabbitMQ、RocketMQ踩过的坑,总结成四类致命原因:
- 生产者悲剧 :消息成功进Broker,却没写入磁盘就断电。
- 消费者悲剧 :消息消费成功,但业务执行失败。
- 轮盘赌局 :网络抖动导致消息重复投递。
- 数据孤岛 :数据库和消息状态割裂(下完单没发券)
这些情况,都会导致MQ产生数据不一致的问题。
那么,如何解决这些问题呢?
2 消息不丢的方案
我们首先需要解决消息丢失的问题。
2.1 事务消息的两阶段提交
以RocketMQ的事务消息为例,工作原理就像双11的预售定金伪代码如下:
// 发送事务消息核心代码
TransactionMQProducer producer =
new
TransactionMQProducer(
"group"
);
producer.setTransactionListener(
new
TransactionListener() {
// 执行本地事务(比如扣库存)
public
LocalTransactionState
executeLocalTransaction
(Message msg, Object arg)
{
return
doBiz() ? LocalTransactionState.COMMIT : LocalTransactionState.ROLLBACK;
}
// Broker回调检查本地事务状态
public
LocalTransactionState
checkLocalTransaction
(MessageExt msg)
{
return
checkDB(msg.getTransactionId()) ? COMMIT : ROLLBACK;
}
});
真实场景中,别忘了在
checkLocalTransaction
里做好妥协查询(查流水表或分布式事务日志)。
去年在物流系统救火,就遇到过事务超时的坑——本地事务成功了,但因网络问题没收到Commit,导致Broker不断回查。
2.2 持久化配置
RabbitMQ的坑都在配置表里:
| 配置项 | 例子 | 作用 | | --- | --- | --- | | 队列持久化 | durable=true | 队列元数据不丢 | | 消息持久化 | deliveryMode=2 | 消息存入磁盘 | | Lazy Queue | x-queue-mode=lazy | 消息直接写盘不读取进内存 | | Confirm机制 | publisher-confirm-type | 生产者确认消息投递成功 |
RabbitMQ本地存储+备份交换机双重保护代码如下:
channel.queueDeclare(
"order\_queue"
,
true
,
false
,
false
,
new
HashMap<String, Object>(){{
put(
"x-dead-letter-exchange"
,
"dlx\_exchange"
);
// 死信交换机
}});
去年双十一订单系统就靠这个组合拳硬刚流量峰值:主队列消息积压触发阈值时,自动转移消息到备份队列给应急服务处理。
2.3 副本配置
| 消息队列 | 保命绝招 | | --- | --- | | Kafka | acks=all + 副本数≥3 | | RocketMQ | 同步刷盘 + 主从同步策略 | | Pulsar | BookKeeper多副本存储 |
上周帮一个金融系统迁移到Kafka,为了数据安全启用了最高配置。
server.properties配置如下:
acks=all
min.insync.replicas=2
unclean.leader.election.enable=false
结果发现吞吐量只剩原来的三分之一,但客户说“钱比速度重要”——这一行哪有银弹,全是取舍。
不同的业务场景,情况不一样。
3 应对重复消费的方案
接下来,需要解决消息的重复消费问题。
3.1 唯一ID
订单系统的架构课代表代码:
// 雪花算法生成全局唯一ID
Snowflake snowflake =
new
Snowflake(datacenterId, machineId);
String bizId =
"ORDER\_"
+ snowflake.nextId();
// 查重逻辑(Redis原子操作)
String key =
"msg:"
+ bizId;
if
(redis.setnx(key,
"1"
)) {
redis.expire(key,
72
*
3600
);
processMsg();
}
先使用雪花算法生成全局唯一ID,然后使用Redis的setnx命令加分布式锁,来保证请求的唯一性。
某次促销活动因Redis集群抖动,导致重复扣款。
后来改用:本地布隆过滤器+分布式Redis 双校验,总算解决这个世纪难题。
3.2 幂等设计
针对不同业务场景的三种对策:
| 场景 | 代码示例 | 关键点 | | --- | --- | --- | | 强一致性 | SELECT FOR UPDATE先查后更新 | 数据库行锁 | | 最终一致性 | 版本号控制(类似CAS) | 乐观锁重试3次 | | 补偿型事务 | 设计反向操作(如退款、库存回滚) | 操作日志必须落库 |
去年重构用户积分系统时,就靠着这个三板斧把错误率从0.1%降到了0.001%:
积分变更幂等示例如下:
public
void
addPoints
(String userId, String orderId, Long points)
{
if
(pointLogDao.exists(orderId))
return
;
User user = userDao.selectForUpdate(userId);
// 悲观锁
user.setPoints(user.getPoints() + points);
userDao.update(user);
pointLogDao.insert(
new
PointLog(orderId));
// 幂等日志
}
这里使用了数据库行锁实现的幂等性。
3.3 死信队列
RabbitMQ的终极保命配置如下:
// 消费者设置手动ACK
channel.basicConsume(queue,
false
, deliverCallback, cancelCallback);
// 达到重试上限后进入死信队列
public
void
process
(Message msg)
{
try
{
doBiz();
channel.basicAck(deliveryTag);
}
catch
(Exception e) {
if
(retryCount <
3
) {
channel.basicNack(deliveryTag,
false
,
true
);
}
else
{
channel.basicNack(deliveryTag,
false
,
false
);
// 进入DLX
}
}
}
消费者端手动ACK消息。
在消费者端消费消息时,如果消费失败次数,达到重试上限后进入死信队列。
这个方案救了社交系统的推送服务——通过DLX收集全部异常消息,凌晨用补偿Job重跑。
4 系统架构设计
接下来,从系统架构设计的角度,聊聊MQ要如何保证数据一致性?
4.1 生产者端
对于实效性要求不太高的业务场景,可以使用:本地事务表+定时任务扫描的补偿方案。
流程图如下:
4.2 消费者端
消费者端为了防止消息风暴,要设置合理的并发消费线程数。
流程图如下:
4.3 终极方案
对于实时性要求比较高的业务场景,可以使用 事务消息+本地事件表 的黄金组合.
流程图如下:
5 血泪经验十条
- 消息必加唯一业务ID (别用MQ自带的ID)
- 消费逻辑一定要幂等 (重复消费是必然事件)
- 数据库事务和消息发送必须二选一 (或者用事务消息)
- 消费者线程数不要超过分区数*2 (Kafka的教训)
- 死信队列必须加监控报警 (别等客服找你)
- 测试环境一定要模拟网络抖动 (chaos engineering)
- 消息体要兼容版本号 (血的教训警告)
- 不要用消息队列做业务主流程 (它只配当辅助)
- 消费者offset定时存库 (防止重平衡丢消息)
- 业务指标和MQ监控要联动 (比如订单量和消息量的波动要同步)
总结
(MQ)消息队列像金融系统的SWIFT结算网络,看似简单实则处处杀机。
真正的高手不仅要会调参,更要设计出能兼容 可靠性 与 性能 的架构。
记住,分布式系统的数据一致性不是银弹,而是通过层层防御达成的动态平衡。
就像当年我在做资金结算系统时,老板说的那句震耳发聩的话: “宁可慢十秒,不可错一分” 。
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