Spring Cloud Alibaba Seata、本地事务、分布式事务、CAP 定理与 BASE 理论、Linux 安装 Seata、Seata的使用-56

约定不等于承诺〃 2024-03-30 13:09 62阅读 0赞

## 一：本地事务 ##

### 1.1 事务的基本性质 ###

1.数据库事务的几个特性：原子性(Atomicity )、一致性( Consistency )、隔离性或独立性( Isolation)和持久性(Durabilily)，简称就是 ACID；

*  原子性：一系列的操作整体不可拆分，要么同时成功，要么同时失败
 *  一致性：数据在事务的前后，业务整体一致。
    
     *  转账。A:1000；B:1000； 转 200 事务成功; A：800 B：1200
 *  隔离性：事务之间互相隔离。
 *  持久性：一旦事务成功，数据一定会落盘在数据库。  
    ![在这里插入图片描述][cd737b9fad454fd58e1f18ab49e9f364.png]

2.在以往的单体应用中，我们多个业务操作使用同一条连接操作不同的数据表，一旦有异常，我们可以很容易的整体回滚；

*  Business：我们具体的业务代码
 *  Storage：库存业务代码；扣库存
 *  Order：订单业务代码；保存订单
 *  Account：账号业务代码；减账户余额
    
     *  比如买东西业务，扣库存，下订单，账户扣款，是一个整体；必须同时成功或者失败一个事务开始，代表以下的所有操作都在同一个连接里面；

### 1.2 事务的隔离级别 ###

**READ UNCOMMITTED（读未提交/脏读）**

*  该隔离级别的事务会读到其它未提交事务的数据，此现象也称之为脏读。

**READ COMMITTED（读提交/不可重复读）**

*  一个事务可以读取另一个已提交的事务，多次读取会造成不一样的结果，此现象称为不可重复读问题，Oracle 和 SQL Server 的默认隔离级别。

**REPEATABLE READ（可重复读/幻读）**

*  该隔离级别是 MySQL 默认的隔离级别，在同一个事务里，select 的结果是事务开始时时间点的状态，因此，同样的 select 操作读到的结果会是一致的，但是，会有幻读现象。MySQL的 InnoDB 引擎可以通过 next-key locks 机制（参考下文"行锁的算法"一节）来避免幻读。

**SERIALIZABLE（序列化）**

*  在该隔离级别下事务都是串行顺序执行的，MySQL 数据库的 InnoDB 引擎会给读操作隐式加一把读共享锁，从而避免了脏读、不可重读复读和幻读问题。

### 1.3 事务的传播行为 ###

**PROPAGATION\_REQUIRED**：如果当前没有事务，就创建一个新事务，如果当前存在事务，就加入该事务，该设置是最常用的设置。  
**PROPAGATION\_SUPPORTS**：支持当前事务，如果当前存在事务，就加入该事务，如果当前不存在事务，就以非事务执行。  
**PROPAGATION\_MANDATORY**：支持当前事务，如果当前存在事务，就加入该事务，如果当前不存在事务，就抛出异常。  
**PROPAGATION\_REQUIRES\_NEW**：创建新事务，无论当前存不存在事务，都创建新事务。  
**PROPAGATION\_NOT\_SUPPORTED**：以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，就把当前事务挂起。  
**PROPAGATION\_NEVER**：以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。  
**PROPAGATION\_NESTED**：如果当前存在事务，则在嵌套事务内执行。如果当前没有事务，则执行与 PROPAGATION\_REQUIRED 类似的操作。

### 1.4 SpringBoot 事务关键点 ###

#### 1.4.1 事务的自动配置 ####

事务的自动配置

#### 1.4.2 事务的坑 ####

在同一个类里面，编写两个方法，内部调用的时候，会导致事务设置失效。原因是没有用到代理对象的缘故。  
解决：  
0）、导入 spring-boot-starter-aop  
1）、@EnableTransactionManagement(proxyTargetClass = true)  
2）、@EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy=true)  
3）、AopContext.currentProxy() 调用方法

## 二：分布式事务 ##

### 2.1 分布式事务的产生的原因 ###

分布式系统经常出现的异常：机器宕机、网络异常、消息丢失、消息乱序、数据错误、不可靠的 TCP、存储数据丢失…  
![在这里插入图片描述][1daba499bd18496fa59d7c17f48112c9.png]  
分布式事务是企业集成中的一个技术难点，也是每一个分布式系统架构中都会涉及到的一个东西，特别是在微服务架构中，几乎可以说是无法避免。  
**1）数据库分库分表**  
当数据库单表一年产生的数据超过1000W，那么就要考虑分库分表，简单的说就是原来的一个数据库变成了多个数据库。这时候，如果一个操作既访问01库，又访问02库，而且要保证数据的一致性，那么就要用到分布式事务。  
**2）应用SOA化**  
所谓的SOA化，就是业务的服务化。比如原来单机支撑了整个电商网站，现在对整个网站进行拆解，分离出了订单中心、用户中心、库存中心。对于订单中心，有专门的数据库存储订单信息，用户中心也有专门的数据库存储用户信息，库存中心也会有专门的数据库存储库存信息。这时候如果要同时对订单和库存进行操作，那么就会涉及到订单数据库和库存数据库，为了保证数据一致性，就需要用到分布式事务。

### 2.2 分布式事务是什么 ###

分布式事务就是指事务的参与者、支持事务的服务器、资源服务器以及事务管理器分别位于不同的分布式系统的不同节点之上。以上是百度百科的解释，简单的说，就是一次大的操作由不同的小操作组成，这些小的操作分布在不同的服务器上，且属于不同的应用，分布式事务需要保证这些小操作要么全部成功，要么全部失败。本质上来说，分布式事务就是为了保证不同数据库的数据一致性。

## 三：CAP 定理与 BASE 理论 ##

### 3.1 CAP 定理 ###

**一致性（Consistency）**：在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（等同于所有节点访  
问同一份最新的数据副本）  
**可用性（Availability）**：在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求。（对数据  
更新具备高可用性）  
**分区容错性（Partition tolerance）**：大多数分布式系统都分布在多个子网络。每个子网络就叫做一个区（partition）。分区容错的意思是，区间通信可能失败。比如，一台服务器放在中国，另一台服务器放在美国，这就是两个区，它们之间可能无法通信。  
![在这里插入图片描述][bece465e7cd3428da30dc060a75ed286.png]

**CAP 原则指的是，这三个要素最多只能同时实现两点，不可能三者兼顾。一般来说，分区容错无法避免，因此可以认为 CAP 的 P 总是成立。CAP 定理告诉我们，剩下的 C 和A无法同时做到。**

**面临的问题：** 对于多数大型互联网应用的场景，主机众多、部署分散，而且现在的集群规模越来越大，所以节点故障、网络故障是常态，而且要保证服务可用性达到 99.99999%（N 个 9），即保证P 和 A，舍弃 C

### 3.2 BASE 理论 ###

**1.概念**：是对 CAP 理论的延伸，思想是即使无法做到强一致性（CAP 的一致性就是强一致性），但可以采用适当的采取弱一致性，即最终一致性。  
**2.base指：**  
**1）基本可用（Basically Available）**

*  基本可用是指分布式系统在出现故障的时候，允许损失部分可用性（例如响应时间、功能上的可用性），允许损失部分可用性。需要注意的是，基本可用绝不等价于系统不可用。
 *  响应时间上的损失：正常情况下搜索引擎需要在 0.5 秒之内返回给用户相应的查询结果，但由于出现故障（比如系统部分机房发生断电或断网故障），查询结果的响应时间增加到了 1~2 秒。
 *  功能上的损失：购物网站在购物高峰（如双十一）时，为了保护系统的稳定性，部分消费者可能会被引导到一个降级页面。

**2）软状态（ Soft State）**

*  软状态是指允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据会有多个副本，允许不同副本同步的延时就是软状态的体现。mysql replication 的异步复制也是一种体现。

**3）最终一致性（ Eventual Consistency）**

*  最终一致性是指系统中的所有数据副本经过一定时间后，最终能够达到一致的状态。弱一致性和强一致性相反，最终一致性是弱一致性的一种特殊情况。

### 3.3 强一致性、弱一致性、最终一致性 ###

从客户端角度，多进程并发访问时，更新过的数据在不同进程如何获取的不同策略，决定了不同的一致性。对于关系型数据库，要求更新过的数据能被后续的访问都能看到，这是强一致性。如果能容忍后续的部分或者全部访问不到，则是弱一致性。如果经过一段时间后要求能访问到更新后的数据，则是最终一致性。

## 四：分布式事务几种方案 ##

### 4.1 2PC 模式 ###

2PC 模式：数据库支持的 2PC【2 phase commit 二阶提交】，又叫做 XA Transactions。MySQL 从 5.5 版本开始支持，SQL Server 2005 1 开始支持，Oracle 7 开始支持。其中，XA 是一个两阶段提交协议，该协议分为以下两个阶段：  
\- 第一阶段：事务协调器要求每个涉及到事务的数据库预提交(precommit)此操作，并反映是否可以提交.  
\- 第二阶段：事务协调器要求每个数据库提交数据。其中，如果有任何一个数据库否决此次提交，那么所有数据库都会被要求回滚它们在此事务中的那部分信息。  
![在这里插入图片描述][9342eb3e7faa4b6eb76dab36d6e34f9d.png]

*  XA 协议比较简单，而且一旦商业数据库实现了 XA 协议，使用分布式事务的成本也比较低。
 *  XA 性能不理想，特别是在交易下单链路，往往并发量很高，XA 无法满足高并发场景
 *  XA 目前在商业数据库支持的比较理想，在 mysql 数据库中支持的不太理想，mysql 的XA 实现，没有记录 prepare 阶段日志，主备切换回导致主库与备库数据不一致。
 *  许多 nosql 也没有支持 XA，这让 XA 的应用场景变得非常狭隘。
 *  也有 3PC，引入了超时机制（无论协调者还是参与者，在向对方发送请求后，若长时间未收到回应则做出相应处理）

### 4.2 柔性事务-TCC 事务补偿型方案 ###

刚性事务：遵循 ACID 原则，强一致性。  
柔性事务：遵循 BASE 理论，最终一致性；  
与刚性事务不同，柔性事务允许一定时间内，不同节点的数据不一致，但要求最终一致  
![在这里插入图片描述][ec69d5acce4f4f24aae9cd0790bf1075.png]  
一阶段 prepare 行为：调用 自定义 的 prepare 逻辑。  
二阶段 commit 行为：调用 自定义 的 commit 逻辑。  
二阶段 rollback 行为：调用 自定义 的 rollback 逻辑。  
所谓 TCC 模式，是指支持把 自定义 的分支事务纳入到全局事务的管理中。  
![在这里插入图片描述][97de00b410424c2cb0685cf76a6fd771.png]

### 4.3 柔性事务-最大努力通知型方案 ###

按规律进行通知，不保证数据一定能通知成功，但会提供可查询操作接口进行核对。这种方案主要用在与第三方系统通讯时，比如：调用微信或支付宝支付后的支付结果通知。这种方案也是结合 MQ 进行实现，例如：通过 MQ 发送 http 请求，设置最大通知次数。达到通知次数后即不再通知。  
案例：银行通知、商户通知等（各大交易业务平台间的商户通知：多次通知、查询校对、对账文件），支付宝的支付成功异步回调

### 4.4 柔性事务-可靠消息+最终一致性方案（异步确保型） ###

实现：业务处理服务在业务事务提交之前，向实时消息服务请求发送消息，实时消息服务只记录消息数据，而不是真正的发送。业务处理服务在业务事务提交之后，向实时消息服务确认发送。只有在得到确认发送指令后，实时消息服务才会真正发送。

## 五：Seata ##

官方文档：[https://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html][https_seata.io_zh-cn_docs_overview_what-is-seata.html]  
![在这里插入图片描述][09d6860c571b443d8dd1a53f624b97e3.png]

### 5.1 Seata 是什么 ###

Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 将为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。

### 5.2 Seata术语 ###

TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者  
维护全局和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。

TM (Transaction Manager) - 事务管理器  
定义全局事务的范围：开始全局事务、提交或回滚全局事务。

RM (Resource Manager) - 资源管理器  
管理分支事务处理的资源，与TC交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态，并驱动分支事务提交或回滚。

### 5.3 seata控制分布式事务 ###

1）每一个微服务创建UNDO\_LOG 表  
2）安装seata服务器  
3）修改registry.conf文件  
4）添加@GlobalTransactional 注解  
5）所有想使用分布式事物的微服务需要使用seata进行数据源代理

## 六：Seata使用 ##

### 6.1 SEATA AT 模式需要 UNDO\_LOG 表 ###

-- 注意此处0.3.0+ 增加唯一索引 ux_undo_log
    CREATE TABLE `undo_log` (
      `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
      `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
      `xid` varchar(100) NOT NULL,
      `context` varchar(128) NOT NULL,
      `rollback_info` longblob NOT NULL,
      `log_status` int(11) NOT NULL,
      `log_created` datetime NOT NULL,
      `log_modified` datetime NOT NULL,
      `ext` varchar(100) DEFAULT NULL,
      PRIMARY KEY (`id`),
      UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
    ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

### 6.2 安装seata服务器 ###

软件包下载地址：[https://github.com/seata/seata/releases][https_github.com_seata_seata_releases]  
![在这里插入图片描述][f917c135460349858d66cff809c7c342.png]

### 6.3 导入依赖 ###

<dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
            </dependency>

seata-all：0.7.1

### 6.4 Linux 安装 Seata 0.7.1 ###

#### 6.4.1 进入需要安装的路径 ####

cd /usr/local/src/

#### 6.4.2 创建文件夹并且进入 ####

# 创建文件夹
    mkdir seata
    # 进入
    cd seata

#### 6.4.3 下载 ####

wget https://github.com/seata/seata/releases/download/v0.7.1/seata-server-0.7.1.tar.gz

#### 6.4.4 解压 ####

tar -xvf seata-server-0.7.1.tar.gz

### 6.5 修改registry.conf文件 ###

vi conf/registry.conf

registry {
        
      # file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
      type = "nacos"
    
      nacos {
        
        serverAddr = "192.168.2.190:8848"
        namespace = "public"
        cluster = "default"
      }
    }

### 6.6 启动seata-server ###

sh seata-server.sh -p 8091 -h 192.168.2.190

查看注册中心，发现服务已经添加进来了，启动成功！  
![在这里插入图片描述][6c6ce133652c4dad8a1794d53cf44969.png]

### 6.7 在方法上添加@GlobalTransactional ###

我们只需要使用一个 @GlobalTransactional 注解在业务方法上:

@GlobalTransactional
        public void purchase(String userId, String commodityCode, int orderCount) {
        
            ......
        }

小服务需要添加@Transactional

### 6.8 使用seata进行数据源代理 ###

所有想使用分布式事物的微服务需要使用seata进行数据源代理，DataSourceProxy进行代理

@Configuration
    public class MySeataConfig {
        
    
        @Autowired
        DataSourceProperties dataSourceProperties;
    
        @Bean
        public DataSource dataSource(DataSourceProperties dataSourceProperties){
        
            HikariDataSource dataSource = dataSourceProperties.initializeDataSourceBuilder().type(HikariDataSource.class).build();
            if(StringUtils.hasText(dataSourceProperties.getName())){
        
                dataSource.setPoolName(dataSourceProperties.getName());
            }
            return new DataSourceProxy(dataSource);
        }
    }

### 6.9 为每个微服务模块导入registry.conf和file.conf文件![在这里插入图片描述][15735d15c20d4cf5b1c81253a6b7a299.png] ###

### 6.10 修改file.conf的service.vgroup\_mapping服务分组 ###

![在这里插入图片描述][6d0c0bb8b2a54b2987b43492d1ce8a30.png]

service {
        
      #vgroup->rgroup
      vgroup_mapping.gulimail-order-fescar-service-group = "default"
      #only support single node
      default.grouplist = "127.0.0.1:8091"
      #degrade current not support
      enableDegrade = false
      #disable
      disable = false
      #unit ms,s,m,h,d represents milliseconds, seconds, minutes, hours, days, default permanent
      max.commit.retry.timeout = "-1"
      max.rollback.retry.timeout = "-1"
    }

[cd737b9fad454fd58e1f18ab49e9f364.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/bbe17d7059334da69a94205e05faa487.png
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[https_seata.io_zh-cn_docs_overview_what-is-seata.html]: https://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html
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[https_github.com_seata_seata_releases]: https://github.com/seata/seata/releases
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