Spring Cloud Alibaba —— Seata 分布式事务框架

我就是我 2022-08-28 09:55 208阅读 0赞

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*  一、Seata 介绍
 *  二、Seata 的工作原理
 *   *  2.1 三个角色
     *  2.2 工作流程
 *  三、Seata AT 工作机制
 *   *  3.1 一阶段
     *  3.2 二阶段
 *  四、案例演示（待补充）

# 一、Seata 介绍 #

官网：[Seata 官网][Seata]

Seata 是2019 年阿里巴巴中间件团队发起的开源项目，其前身是 Fescar（Fast & EaSy Commit And Rollback）。其愿景是让分布式的使用像本地事务的使用一样简单、高效，并逐步解决开发者遇到的分布式事务方面的所有难题。

Seata 意为 Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture，简单可扩展自治分布式框架。

Seata 的设计目标是对业务无侵入，因此从业务无侵入的 2PC 方案入手，在传统 2PC 的基础上扩展，把一个分布式事务理解成一个包含若干分支事务的全局事务  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Zyj5paX5aOrTW9ydHk_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

# 二、Seata 的工作原理 #

## 2.1 三个角色 ##

1、**TC**：Transaction Coordinator 事务协调器，管理全局的分支事务状态，用于全局性事务的提交和回滚。  
2、**TM**：Transaction Manager 事务管理器，用于开启、提交或回滚全局事务。  
3、**RM**：Resource Manager 资源管理器，用于分支事务上的资源管理，向 TC 注册分支事务，上报分支事务的状态，接收 TC 的命令来提交或回滚分支事务。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Zyj5paX5aOrTW9ydHk_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

## 2.2 工作流程 ##

假设上图中的三个服务根据调用关系为 A–> B–>C，那么 Seata 的执行流程如下：

> 1、A 服务的TM 向TC申请开启一个全局事务，TC会创建一个全局事务并返回一个 唯一的 XID。  
> 2、A 服务的 RM向 TC注册分支事务，并将其纳入 XID 对应全局事务的管辖。  
> 3、A 服务执行分支事务，操作数据库。  
> 4、A 服务开始远程调用 B 服务，此时XID 会在微服务的调用链上传播。  
> 5、B 服务的 RM 向TC 注册分支事务，并将其纳入 XID 对应的全局事务的管辖。  
> 6、B 服务执行分支事务，操作数据库。  
> 7、全局事务调用链处理完毕，TM 根据有无异常向 TC 发起全局事务的提交或回滚。  
> 8、TC 协调其管辖下的所有分支事务，决定是否回滚。

Seata 实现 2PC 与传统 2PC 的区别：

> 1、架构层次方面，传统 2PC 方案的 RM 实际上是在数据库层，RM 本质就是数据库，通过 XA 协议实现，而 Seata 的 RM 是以 jar 包的形式作为中间件层部署在应用程序这一侧的。  
> 2、两阶段提交方面，传统 2PC 无论第二阶段的决议是 commit 还是 rollback ，事务性资源的锁都要保持到 Phase 2 完成才释放。而 Seata 的做法是在 Phase 1 就将本地事务提交，这样就可以省去 Phase 2 持锁的时间，整体提高效率。

# 三、Seata AT 工作机制 #

Seata 在 2PC 提交模型的基础上进行了演进，视为 Seata AT 模式。除此之外，还有 Seata TCC模式、Seata XA 模式等。

Seata AT 模式非常简单，也是两阶段提交。

1.  一阶段：业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交，释放本地锁和连接资源。
2.  二阶段：- 异步提交，快速完成；- 回滚，通过一阶段回滚日志进行**反向补偿**。

下面以一个简单示例说明整体 AT 模式的工作机制，参考原文：[Seata AT 模式][Seata AT]

## 3.1 一阶段 ##

商品表：product ：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Field</th> 
   <th>Type</th> 
   <th>Key</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>id</td> 
   <td>bigint(20)</td> 
   <td>PRI</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>name</td> 
   <td>varchar(100)</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>since</td> 
   <td>varchar(100)</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

业务逻辑：

update product set name = 'GTS' where name = 'TXC';

1、解析SQL：得到 Sql 类型（update），表（product），条件等信息。  
2、查询**前镜像**：根据解析得到的条件，生成查询语句，定位数据：

select id, name, since from product where name = 'TXC';

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>id</th> 
   <th>name</th> 
   <th>since</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>TXC</td> 
   <td>2014</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

3、执行业务 SQL：更新这条记录的 name 为 ‘GTS’。  
4、查询后镜像：根据前镜像的结果，通过 **主键** 定位数据。

select id, name, since from product where id = 1;

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>id</th> 
   <th>name</th> 
   <th>since</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>GTS</td> 
   <td>2014</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

5、插入回滚日志：把前后镜像数据以及业务 SQL 相关的信息组成一条回滚日志记录，插入到 UNDO\_LOG 表中。

{
    	"branchId": 641789253,
    	"undoItems": [{
    		"afterImage": {
    			"rows": [{
    				"fields": [{
    					"name": "id",
    					"type": 4,
    					"value": 1
    				}, {
    					"name": "name",
    					"type": 12,
    					"value": "GTS"
    				}, {
    					"name": "since",
    					"type": 12,
    					"value": "2014"
    				}]
    			}],
    			"tableName": "product"
    		},
    		"beforeImage": {
    			"rows": [{
    				"fields": [{
    					"name": "id",
    					"type": 4,
    					"value": 1
    				}, {
    					"name": "name",
    					"type": 12,
    					"value": "TXC"
    				}, {
    					"name": "since",
    					"type": 12,
    					"value": "2014"
    				}]
    			}],
    			"tableName": "product"
    		},
    		"sqlType": "UPDATE"
    	}],
    	"xid": "xid:xxx"
    }

6、提交前，向 TC 注册分支：申请 product 表中，主键值等于 1 的记录的 全局锁 。  
7、本地事务提交：业务数据的更新和前面步骤中生成的 UNDO LOG 一并提交。  
8、将本地事务提交的结果上报给 TC。

## 3.2 二阶段 ##

**回滚**  
1、收到 TC 的分支回滚请求，开启一个本地事务，执行如下操作。  
2、通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。  
3、数据校验：拿 UNDO LOG 中的后镜与当前数据进行比较，如果有不同，说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改。这种情况，需要根据配置策略来做处理，详细的说明在另外的文档中介绍。  
4、根据 UNDO LOG 中的前镜像和业务 SQL 的相关信息生成并执行回滚的语句：

update product set name = 'TXC' where id = 1;

5、提交本地事务。并把本地事务的执行结果（即分支事务回滚的结果）上报给 TC。

**提交**  
1、收到 TC 的分支提交请求，把请求放入一个异步任务的队列中，马上返回提交成功的结果给 TC。  
2、异步任务阶段的分支提交请求将异步和批量地删除相应 UNDO LOG 记录。

# 四、案例演示（待补充） #

演示一个电商下订单扣库存的应用案例，看下 Seata 是如何使用的。

[Seata]: https://seata.io/zh-cn/
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[Seata AT]: https://seata.io/zh-cn/docs/dev/mode/at-mode.html