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訂單超時怎么處理?我們用這種方案

2023-03-06 08:08:37 軟體設計

 

背景

在企業的商業活動中,訂單是指交易雙方的產品或服務交易意向,交易下單負責創建這個交易雙方的產品或服務交易意向,有了這個意向后,買方可以付款,賣方可以發貨,
在電商場景下,買賣雙方沒有面對面交易,許多情況下需要通過超時處理自動關閉訂單,下面是一個訂單的流程:

圖片

如上圖所示,一個訂單流程中有許多環節要用到超時處理,包括但不限于:
  • 買家超時未付款:比如超過15分鐘沒有支付,訂單自動取消,

  • 商家超時未發貨:比如商家超過1個月沒發貨,訂單自動取消,

  • 買家超時未識訓:比如商家發貨后,買家沒有在14天內點擊確認識訓,則系統默認自動識訓,

 

一、JDK自帶的延時佇列

JDK中提供了一種延遲佇列資料結構DelayQueue,其本質是封裝了PriorityQueue,可以把元素進行排序,
圖片
  1. 把訂單插入DelayQueue中,以超時時間作為排序條件,將訂單按照超時時間從小到大排序,

  2. 起一個執行緒不停輪詢佇列的頭部,如果訂單的超時時間到了,就出隊進行超時處理,并更新訂單狀態到資料庫中,

  3. 為了防止機器重啟導致記憶體中的DelayQueue資料丟失,每次機器啟動的時候,需要從資料庫中初始化未結束的訂單,加入到DelayQueue中,
  • 優點:簡單,不需要借助其他第三方組件,成本低,

  • 缺點:

    • 所有超時處理訂單都要加入到DelayQueue中,占用記憶體大,

    • 沒法做到分布式處理,只能在集群中選一臺leader專門處理,效率低,

    • 不適合訂單量比較大的場景,

 

二、RabbitMQ的延時訊息

RabbitMQ的延時訊息主要有兩個解決方案:
  • RabbitMQ Delayed Message Plugin

  • 訊息的TTL+死信Exchange
RabbitMQ Delayed Message Plugin是官方提供的延時訊息插件,雖然使用起來比較方便,但是不是高可用的,如果節點掛了會導致訊息丟失,參考官網原文:
Delayed messages are stored in a Mnesia table (also see Limitations below) with a single disk replica on the current node. They will survive a node restart. While timer(s) that triggered scheduled delivery are not persisted, it will be re-initialised during plugin activation on node start. Obviously, only having one copy of a scheduled message in a cluster means that losing that node or disabling the plugin on it will lose the messages residing on that node.
訊息的TTL+死信Exchange解決方案,先要了解兩個概念:
  • TTL:即訊息的存活時間,RabbitMQ可以對佇列和訊息分別設定TTL,如果對佇列設定,則佇列中所有的訊息都具有相同的過期時間,超過了這個時間,我們認為這個訊息就死了,稱之為死信,

  • 死信Exchange(DLX):一個訊息在滿足以下條件會進入死信交換機

    • 一個訊息被Consumer拒收了,并且reject方法的引數里requeue是false,也就是說不會被再次放在佇列里,被其他消費者使用,

    • TTL到期的訊息,

    • 佇列滿了被丟棄的訊息,
一個延時訊息的流程如下圖:
圖片
  1. 定義一個BizQueue,用來接收死信訊息,并進行業務消費,

  2. 定義一個死信交換機(DLXExchange),系結BizQueue,接收延時佇列的訊息,并轉發給BizQueue,

  3. 定義一組延時佇列DelayQueue_xx,分別配置不同的TTL,用來處理固定延時5s、10s、30s等延時等級,并系結到DLXExchange,

  4. 定義DelayExchange,用來接收業務發過來的延時訊息,并根據延時時間轉發到不同的延時佇列中,
  • 優點:可以支持海量延時訊息,支持分布式處理,

  • 缺點:

    • 不靈活,只能支持固定延時等級,

    • 使用復雜,要配置一堆延時佇列,

 

三、RocketMQ的定時訊息

RocketMQ支持任意秒級的定時訊息,如下圖所示

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使用門檻低,只需要在發送訊息的時候設定延時時間即可,以java代碼為例:

MessageBuilder messageBuilder = null;
Long deliverTimeStamp = System.currentTimeMillis() + 10L * 60 * 1000; //延遲10分鐘
Message message = messageBuilder.setTopic("topic")
        //設定訊息索引鍵,可根據關鍵字精確查找某條訊息,
        .setKeys("messageKey")
        //設定訊息Tag,用于消費端根據指定Tag過濾訊息,
        .setTag("messageTag")
        //設定延時時間
        .setDeliveryTimestamp(deliverTimeStamp) 
        //訊息體
        .setBody("messageBody".getBytes())
        .build();
SendReceipt sendReceipt = producer.send(message);
System.out.println(sendReceipt.getMessageId());
RocketMQ的定時訊息是如何實作的呢?
在RocketMQ中,使用了經典的時間輪演算法[1],通過TimerWheel來描述時間輪不同的時刻,通過TimerLog來記錄不同時刻的訊息,
TimerWheel中的每一格代表著一個時刻,同時會有一個firstPos指向這個刻度下所有定時訊息的首條TimerLog記錄的地址,一個lastPos指向這個刻度下所有定時訊息最后一條TimerLog的記錄的地址,并且,對于所處于同一個刻度的的訊息,其TimerLog會通過prevPos串聯成一個鏈表,
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當需要新增一條記錄的時候,例如現在我們要新增一個 “1-4”,那么就將新記錄的 prevPos 指向當前的 lastPos,即 “1-3”,然后修改 lastPos 指向 “1-4”,這樣就將同一個刻度上面的 TimerLog 記錄全都串起來了,
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  • 優點

    • 精度高,支持任意時刻,

    • 使用門檻低,和使用普通訊息一樣,

  • 缺點

    • 使用限制:定時時長最大值24小時,

    • 成本高:每個訂單需要新增一個定時訊息,且不會馬上消費,給MQ帶來很大的存盤成本,

    • 同一個時刻大量訊息會導致訊息延遲:定時訊息的實作邏輯需要先經過定時存盤等待觸發,定時時間到達后才會被投遞給消費者,因此,如果將大量定時訊息的定時時間設定為同一時刻,則到達該時刻后會有大量訊息同時需要被處理,會造成系統壓力過大,導致訊息分發延遲,影響定時精度,

 

四、Redis的過期監聽

Redis支持過期監聽,也能達到和RocketMQ定時訊息一樣的能力,具體步驟如下:
  1. redis組態檔開啟"notify-keyspace-events Ex"

圖片
  1. 監聽key的過期回呼,以java代碼為例

@Configuration
public class RedisListenerConfig {
    @Bean
    RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory factory){
        RedisMessageListenerContainer container=new RedisMessageListenerContainer();
        container.setConnectionFactory(factory);
        return container;
    }
}

@Component
public class RedisKeyExpirationListerner extends KeyExpirationEventMessageListener {
 
    public RedisKeyExpirationListerner(RedisMessageListenerContainer listenerContainer) {
        super(listenerContainer);
    }
 
    @Override
    public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {
        String keyExpira = message.toString();
        System.out.println("監聽到key:" + expiredKey + "已過期");
    }
}
使用Redis進行訂單超時處理的流程圖如下
圖片
這個方案表面看起來沒問題,但是在實際生產上不推薦,我們來看下Redis過期時間的原理
每當我們對一個key設定了過期時間,Redis就會把該key帶上過期時間,存到過期字典中,在redisDb中通過expires欄位維護:

typedef struct redisDb {
    dict *dict;    /* 維護所有key-value鍵值對 */
    dict *expires; /* 過期字典,維護設定失效時間的鍵 */
    ....
} redisDb;

過期字典本質上是一個鏈表,每個節點的資料結構結構如下:

  • key是一個指標,指向某個鍵物件,

  • value是一個long long型別的整數,保存了key的過期時間,

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Redis主要使用了定期洗掉和惰性洗掉策略來進行過期key的洗掉
  • 定期洗掉:每隔一段時間(默認100ms)就隨機抽取一些設定了過期時間的key,檢查其是否過期,如果有過期就洗掉,之所以這么做,是為了通過限制洗掉操作的執行時長和頻率來減少對cpu的影響,不然每隔100ms就要遍歷所有設定過期時間的key,會導致cpu負載太大,

  • 惰性洗掉:不主動洗掉過期的key,每次從資料庫訪問key時,都檢測key是否過期,如果過期則洗掉該key,惰性洗掉有一個問題,如果這個key已經過期了,但是一直沒有被訪問,就會一直保存在資料庫中,

從以上的原理可以得知[2],Redis過期洗掉是不精準的,在訂單超時處理的場景下,惰性洗掉基本上也用不到,無法保證key在過期的時候可以立即洗掉,更不能保證能立即通知,如果訂單量比較大,那么延遲幾分鐘也是有可能的,
Redis過期通知也是不可靠的,Redis在過期通知的時候,如果應用正好重啟了,那么就有可能通知事件就丟了,會導致訂單一直無法關閉,有穩定性問題,如果一定要使用Redis過期監聽方案,建議再通過定時任務做補償機制,

 

五、定時任務分布式批處理

定時任務分布式批處理解決方案,即通過定時任務不停輪詢資料庫的訂單,將已經超時的訂單撈出來,分發給不同的機器分布式處理:

圖片
使用定時任務分布式批處理的方案具有如下優勢:
  • 穩定性強:基于通知的方案(比如MQ和Redis),比較擔心在各種極端情況下導致通知的事件丟了,使用定時任務跑批,只需要保證業務冪等即可,如果這個批次有些訂單沒有撈出來,或者處理訂單的時候應用重啟了,下一個批次還是可以撈出來處理,穩定性非常高,

  • 效率高:基于MQ的方案,需要一個訂單一個定時訊息,consumer處理定時訊息的時候也需要一個訂單一個訂單更新,對資料庫tps很高,使用定時任務跑批方案,一次撈出一批訂單,處理完了,可以批量更新訂單狀態,減少資料庫的tps,在海量訂單處理場景下,批量處理效率最高,

  • 可運維:基于資料庫存盤,可以很方便的對訂單進行修改、暫停、取消等操作,所見即所得,如果業務跑失敗了,還可以直接通過sql修改資料庫來進行批量運維,

  • 成本低:相對于其他解決方案要借助第三方存盤組件,復用資料庫的成本大大降低,

但是使用定時任務有個天然的缺點:沒法做到精度很高,定時任務的延遲時間,由定時任務的調度周期決定,如果把頻率設定很小,就會導致資料庫的qps比較高,容易造成資料庫壓力過大,從而影響線上的正常業務,
所以一般需要抽離出超時中心和超時庫來單獨做訂單的超時調度,在阿里內部,幾乎所有的業務都使用基于定時任務分布式批處理的超時中心來做訂單超時處理,SLA可以做到30秒以內:
圖片
如何讓超時中心不同的節點協同作業,拉取不同的資料?
通常的解決方案是借助任務調度系統,開源任務調度系統大多支持分片模型,比較適合做分庫分表的輪詢,比如一個分片代表一張分表,但是如果分表特別多,分片模型配置起來還是比較麻煩的,另外如果只有一張大表,或者超時中心使用其他的存盤,這兩個模型就不太適合,
阿里巴巴分布式任務調度系統SchedulerX[3],不但兼容主流開源任務調度系統和Spring @Scheduled注解,還自研了輕量級MapReduce模型[4],針對任意異構資料源,簡單幾行代碼就可以實作海量資料秒級別跑批,
  1. 通過實作map函式,通過代碼自行構造分片,SchedulerX會將分片平均分給超時中心的不同節點分布式執行,

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  1. 通過實作reduce函式,可以做聚合,可以判斷這次跑批有哪些分片跑失敗了,從而通知下游處理,

圖片
使用SchedulerX定時跑批解決方案,還具有如下優勢:
  • 免運維、成本低:不需要自建任務調度系統,由云上托管,

  • 可觀測:提供任務執行的歷史記錄、查看堆疊、日志服務、鏈路追蹤等能力,

  • 高可用:支持同城雙活容災,支持多種渠道的監控報警,

  • 混部:可以托管阿里云的機器,也可以托管非阿里云的機器,

 

總結

如果對于超時精度比較高,超時時間在24小時內,且不會有峰值壓力的場景,推薦使用RocketMQ的定時訊息解決方案,
在電商業務下,許多訂單超時場景都在24小時以上,對于超時精度沒有那么敏感,并且有海量訂單需要批處理,推薦使用基于定時任務的跑批解決方案,
參考鏈接:

[1]https://developer.aliyun.com/article/994932

[2]https://redis.io/docs/manual/keyspace-notifications/

[3]https://www.aliyun.com/aliware/schedulerx

[4]https://developer.aliyun.com/article/706820

 

作者|黃曉萌(學仁)

本文來自博客園,作者:古道輕風,轉載請注明原文鏈接:https://www.cnblogs.com/88223100/p/How-to-handle-order-overtime.html

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/545895.html

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