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消息顺序性,究竟为什么这么难?

2024-12-01 15:35

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​很多业务都需要考虑消息投递的顺序性:

消息顺序性是分布式系统架构设计中非常难的问题,有什么常见优化实践呢?

折衷一:以客户端或者服务端的时序为准

不管什么情况,都需要一个标尺来衡量时序的先后顺序,可以根据业务场景,以客户端或者服务端的时间为准,例如:

(1) 邮件展示顺序,其实是以客户端发送时间为准的;

画外音:发送方只要将邮件协议里的时间调整为1970年或者2970年,就可以在接收方收到邮件后一直“置顶”或者“置底”。

(2) 秒杀活动时间判断,肯定得以服务器的时间为准,不可能让客户端修改本地时间,就能够提前秒杀;

折衷二:服务端生成单调递增id作为时序依据

对于严格时序的业务场景,可以利用单点写db的seq/auto_inc_id生成单调递增的id,来保证顺序性。

画外音:这个生成id的单点容易成为瓶颈。

折衷三:假如业务能接受误差不大的趋势递增id

消息发送、帖子发布时间、甚至秒杀时间都没有这么精准时序的要求:

所以,大部分业务,长时间趋势递增的时序就能够满足业务需求,非常短时间的时序误差一定程度上能够接受。

于是,可以使用分布式id生成算法来生成id,作为时序依据。

折衷四:利用单点序列化,可以保证多机相同时序

数据为了保证高可用,需要做到进行数据冗余,同一份数据存储在多个地方,怎么保证这些数据的修改消息是一致的呢?

“单点序列化”是可行的:

典型场景一:数据库主从同步

数据库的主从架构,上游分别发起了op1,op2,op3三个操作,主库master来序列化所有的SQL写操作op3,op1,op2,然后把相同的序列发送给从库slave执行,以保证所有数据库数据的一致性,就是利用“单点序列化”这个思路。

典型场景二:GFS中文件的一致性

GFS(Google File System)为了保证文件的可用性,一份文件要存储多份,在多个上游对同一个文件进行写操作时,也是由一个主chunk-server先序列化写操作,再将序列化后的操作发送给其他chunk-server,来保证冗余文件的数据一致性的。

单对单聊天,怎么保证发送顺序与接收顺序一致呢?

单人聊天的需求,发送方A依次发出了msg1,msg2,msg3三个消息给接收方B,这三条消息能否保证显示时序的一致性(发送与显示的顺序一致)?

方案设计思路如下:

msg1{sender:A, seq:10, receiver:B, msg:content1}
msg2{sender:A, seq:20, receiver:B, msg:content2}
msg3{sender:A, seq:30, receiver:B, msg:content3}

可能存在问题是:如果接收方B先收到msg3,msg3会先展现,后收到msg1和msg2后,会展现在msg3的前面。

群聊消息,怎么保证各接收方收到顺序一致?

群聊消息的需求,N个群友在一个群里聊,怎么保证所有群友收到的消息显示时序一致?

方案设计思路如下:

如上图,此时群聊的发送流程为:

这个方法能实现,所有群友的消息展示时序相同。

缺点是,生成全局递增序列号的服务很容易成为系统瓶颈。

还有没有进一步的优化方法呢?

群消息其实也不用保证全局消息序列有序,而只要保证一个群内的消息有序即可,这样的话,“id串行化”就成了一个很好的思路。

这个方案中,service层不再需要去一个统一的后端拿全局seq,而是在service连接池层面做细小的改造,保证一个群的消息落在同一个service上,这个service就可以用本地seq来序列化同一个群的所有消息,保证所有群友看到消息的时序是相同的。

此时利用本地时钟来生成seq就凑效了,是不是很巧妙?

总结

思路比结论更重要,希望大家有收获。

来源:架构师之路内容投诉

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