幂等

Posted 2022-12-07 nogos

什么是幂等

  简单说来，如果一个操作多次执行所产生的影响等价于执行一次的影响，我们就称之为幂等。
  实际系统中，幂等是一个极为重要的概念。无论是在大型互联网应用还是企业级架构中，我们都见到REST API被越来越多的采用。而正确实现幂等，往往是API中最难的技术点之一。为什么重要，举一个简单易懂的例子。
  比如，你要处理一次电商网站收款或者付款的交易。当你给微信支付发送这个付款请求后，一个理想的场景是没有任何错误发生，微信支付收到你的付款请求，处理所有转账，然后返回一个HTTP 200消息表示交易完成。
  那如果发出请求后，有个请求超时，你再也没有收到关于这个请求时成功还是失败的回执，又该如何呢？
  这里就有很多种可能情况：
1、这个请求到达微信支付端之前就已经发生超时，微信支付从来没有收到这样的请求。
2、这个请求到达微信支付端，微信支付收到该请求，但是没有处理成功。
3、这个请求到达微信支付端，并且支付交易成功，但是没有回执。
4、这个请求到达微信支付端，并且支付交易成功，同时发回回执，然而因为网络原因回执丢失，客户端超时。

如何实现幂等

  多次执行所产生的影响等价于执行一次的影响，换句话说就是需要找到一种去重机制。通常包含如下几种实现方式：

1、Idempotency Key（幂等令牌）

  客户端和服务器通过什么来识别这实际上是同一个请求，或者同一个请求的多次Retry(重试)。这往往需要双方约定一个协议，例如使用账单号或者交易token（令牌）等唯一标识同一个请求，通常由客户端生成。

2、Uniqueness Guarantee（确保唯一性）

  即服务器端使用什么机制去确保同一个请求一定不会被处理两次。最通常的做法是利用数据库，比如，将幂等令牌所在的Column（列）设置为表的Unique Index（唯一索引）。这样，当你试图存储两个含有相同幂等令牌的请求时，必定有一个会报错。注意，简单的读检查并不一定行，因为并发的读后写会有Race Condition（竞争条件）。

  如果一个系统可以正确的处理和实现上面的两个要素，那么基本就能达到幂等的需求。那么现实系统中常见的问题出在哪里呢？
1、幂等令牌什么时候产生，怎么产生？
  这一点很重要，那上面的例子来说。就算微信支付可以保证每一次请求对应的支付交易只会被处理一次，但是这个请求的多次重复，一定要有一个微信能够唯一识别的标识。假如，客户端对同一笔交易的多次请求，产生的幂等令牌不相同，那么不论你别的地方多么完美，都没有办法保证幂等性。
2、针对Retry的处理
  这大部分是服务端要做的，一个常见的方法是区分正在处理的请求、和处理成功、处理失败的请求。这样，当客户端重试的时候，根据情况或者直接返回，或者再次处理。就好像前面说的微信支付的例子，需要知道每一笔交易的处理情况，才能正确处理在此转账请求时，是不是需要进行任何动作。
3、一个系统中需要多层幂等
  比如，A发送请求给B，B处理的一部分是要发送请求给另一个系统C，C在处理的过程中还可能请求另一个系统D…。D处理完后返回给C，C返回给B，B返回给A。在这个联调中，如果ABCD中任何一个系统并没有实现幂等，也就出现了“幂等漏洞”，那么一个请求还是有可能被多次执行，产生区别于一次执行的影响。