分布式交易系统共识模型

一、两种共识模型定义

1. 命令共识 (Replicated State Machine)

核心逻辑：先对操作命令达成共识，再在所有节点执行相同逻辑。

graph TD
 A[用户请求] --> B[写命令日志<br/>Raft/WAL]
 B --> C[状态机执行]
 C --> D[系统状态]

日志内容：PlaceNewOrder, CancelOrder, AmendOrder

2. 结果共识

核心逻辑：主节点先执行，再对最终状态结果达成共识并同步。

graph TD
 A[业务执行] --> B[生成结果]
 B --> C[结果复制]
 C --> D[其他节点应用]

日志内容：TradeResult, BalanceUpdate, PositionUpdate

二、撮合引擎：命令共识

1. 确定性：确定输入 -> 确定输出（价格优先、时间优先、FIFO）
2. 状态小：仅 OrderBook + OrderStatus，恢复快
3. 可审计：完整订单流可重放

伪代码示例

// 1. 共识日志结构
struct CommandLog {
  enum Type { PLACE, CANCEL, AMEND };
  Type type;
  Order order;
  uint64_t sequence;  // 严格递增序号
};

// 2. 撮合状态机执行 (所有节点执行此相同逻辑)
void applyCommand(const CommandLog& cmd, OrderBook& book) {
  switch (cmd.type) {
    case PLACE:
      book.add(cmd.order);
      match(book);  // 确定性撮合逻辑
      break;
    case CANCEL:
      book.remove(cmd.order.id);
      break;
      // ...
  }
}

// 3. 故障恢复：重放日志即可
void recover(OrderBook& book, const std::vector<CommandLog>& logs) {
  for (const auto& log : logs) {
    applyCommand(log, book);  // 结果100%一致
  }
}

三、柜台系统：结果共识

1. 非确定性：依赖外部因子（风控、市价、时间、配置...）
2. 状态大：Account, Position, Margin, Ledger... (GB/TB级)
3. 防副作用：避免重复扣费、重复通知

伪代码示例

// 1. 柜台不适合命令重放的原因演示
// 同一个命令，不同时间执行结果可能不同
void processTrade(const Trade& trade) {
  // 依赖外部实时数据
  auto index_price = MarketData::getIndexPrice(trade.symbol);
  auto fee_rate = Config::getFeeRate(user_id);  // 配置可能已变

  // 计算结果非确定
  auto margin = calcMargin(trade, index_price);
  auto fee = trade.volume * fee_rate;

  // 副作用：如果重放，会重复转账！
  Ledger::transfer(fee, Account::FEE_POOL);
}

// 2. 结果共识：直接同步最终状态
struct StateUpdate {
  AccountDelta account;    // {user_id, -100}
  PositionDelta position;  // {user_id, BTC, +1}
  FeeDelta fee;            // {user_id, 5}
};

// 从节点只需应用结果，无需重算复杂逻辑
void applyStateUpdate(const StateUpdate& update) {
  Account::apply(update.account);  // 简单加减
  Position::apply(update.position);
  Fee::apply(update.fee);
  // 无副作用，幂等操作
}

四、对比

维度	撮合引擎 (命令共识)	柜台系统 (结果共识)
核心目标	市场演化一致性	账户资金正确性
确定性	闭合系统，确定输入→确定输出	依赖外部，结果随时间/配置变
状态体量	小 (几十MB)	大 (GB/TB)
恢复方式	重放命令	同步状态快照
副作用	无	有 (记账、通知)
性能焦点	低延迟	高吞吐、可靠性

架构协同： Client -> [撮合 (命令共识)] -> TradeEvent -> [柜台 (结果共识)] -> AccountState