分布式事务TCC机制

ゝ一世哀愁。 2022-01-31 22:41 352阅读 0赞

### 前言 ###

分布式事务是几乎所有分布式微服务系统中，最棘手也是最重要的一个点了。在讲解分布式事务前，先了解下数据库事务的特性；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。

### CAP定理 ###

CAP定理是由加州大学伯克利分校Eric Brewer教授提出来的，他指出WEB服务无法同时满足一下3个属性：

*  一致性(Consistency) ： 客户端知道一系列的操作都会同时发生(生效)
 *  可用性(Availability) ： 每个操作都必须以可预期的响应结束
 *  分区容错性(Partition tolerance) ： 即使出现单个组件无法可用,操作依然可以完成

具体地讲在分布式系统中，在任何数据库设计中，一个Web应用至多只能同时支持上面的两个属性。显然，任何横向扩展策略都要依赖于数据分区。因此，设计人员必须在一致性与可用性之间做出选择。

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### BASE理论 ###

在分布式系统中，我们往往追求的是可用性，它的重要程序比一致性要高，那么如何实现高可用性呢？ 前人已经给我们提出来了另外一个理论，就是BASE理论，它是用来对CAP定理进行进一步扩充的。BASE理论指的是：

*  Basically Available（基本可用）
 *  Soft state（软状态）
 *  Eventually consistent（最终一致性）

BASE理论是对CAP中的一致性和可用性进行一个权衡的结果，理论的核心思想就是：**我们无法做到强一致，但每个应用都可以根据自身的业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性**（Eventual consistency）。

### 分布式事务TCC ###

TCC 其实就是采用的补偿机制，其核心思想是：针对每个操作，都要注册一个与其对应的确认和补偿（撤销）操作。它分为三个阶段：

*  Try 阶段主要是对业务系统做检测及资源预留
 *  Confirm 阶段主要是对业务系统做确认提交，Try阶段执行成功并开始执行 Confirm阶段时，默认 Confirm阶段是不会出错的。即：只要Try成功，Confirm一定成功。
 *  Cancel 阶段主要是在业务执行错误，需要回滚的状态下执行的业务取消，预留资源释放。

举个例子，假入 Bob 要向 Smith 转账，思路大概是：  
我们有一个本地方法，里面依次调用  
1、首先在 Try 阶段，要先调用远程接口把 Smith 和 Bob 的钱给冻结起来。  
2、在 Confirm 阶段，执行远程调用的转账的操作，转账成功进行解冻。  
3、如果第2步执行成功，那么转账成功，如果第二步执行失败，则调用远程冻结接口对应的解冻方法 (Cancel)。

**Try部分完成业务的准备工作，confirm部分完成业务的提交，cancel部分完成事务的回滚。**基本原理如下图所示。

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事务开始时，业务应用会向事务协调器注册启动事务。之后业务应用会调用所有服务的try接口，完成一阶段准备。之后事务协调器会根据try接口返回情况，决定调用confirm接口或者cancel接口。如果接口调用失败，会进行重试。

TCC方案让应用自己定义数据库操作的粒度，使得降低锁冲突、提高吞吐量成为可能。 当然TCC方案也有不足之处，集中表现在以下两个方面：

对应用的侵入性强。业务逻辑的每个分支都需要实现try、confirm、cancel三个操作，应用侵入性较强，改造成本高。  
    实现难度较大。需要按照网络状态、系统故障等不同的失败原因实现不同的回滚策略。为了满足一致性的要求，confirm和cancel接口必须实现幂等。

###    免费开源tcc-transaction ###

github上有个Java实现的tcc解决方案的中间件，源码如下：

gihub仓库链接： [https://github.com/changmingxie/tcc-transaction][https_github.com_changmingxie_tcc-transaction]

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ZvbGxvd18yNA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220201/cfdd064ed064402bbac968fdab195011.png
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[https_github.com_changmingxie_tcc-transaction]: https://github.com/changmingxie/tcc-transaction
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