【分布式事务】分布式事务Seata

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-10-09 13:49 45阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  什么是分布式事务？
 *   *  （1）数据库分库分表就产生了分布式事务；
     *  （2）项目拆分服务化也产生了分布式事务；
 *  一、What is seata？
 *   *  （1）TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者
     *  （2）TM (Transaction Manager) - 事务管理器
     *  （3）RM (Resource Manager) - 资源管理器
     *  （4） 在Seata中，一个分布式事务的生命周期如下：
 *  二、Seata TC Server运行环境部署
 *   *  （1）TC有三种存储模式
     *  （2）安装步骤
 *  三、AT模式事务案例
 *   *  （1）单体应用多数据源分布式事务
     *  （2）微服务的分布式事务
     *  （3）AT事务模式分布式事务工作机制
 *  三、TCC 模式事务案例
 *   *  （1）单体应用多数据源分布式事务
     *  （2）基于SpringBoot单体应用的TCC事务
     *  （3）基于Spring Cloud Alibaba的TCC分布式事务

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## 前言 ##

想要学习Seata 前首先要对了解分布式事务有一定的了解。  
其次了解seata的架构模型  
然后了解AT 模式、TCC 模式、知道SAGA 模式、并知道高可用的搭建等。

## 什么是分布式事务？ ##

事务是数据库的概念，数据库事务（ACID：原子性、一致性、隔离性和持久性）；  
分布式事务的产生，是由于数据库的拆分和分布式架构(微服务)带来的，在常规情况下，我们在一个进程中操作一个数据库，这属于本地事务，如果在一个进程中操作多个数据库，或者在多个进程中操作一个或多个数据库，就产生了分布式事务；

### （1）数据库分库分表就产生了分布式事务； ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

### （2）项目拆分服务化也产生了分布式事务； ###

![在这里插入图片描述][4d2db6eec8f3408b87d4cc36000a7a46.png_pic_center]

## 一、What is seata？ ##

Seata是一款开源的分布式事务解决方案，致力于在微服务架构下提供高性能和简单易用的分布式事务服务；  
Seata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；  
四种事务模式中，XA模式正在开发中…，其他事务模式已经实现；  
目前使用的流行度情况是：AT > TCC > Saga；  
我们可以参看seata各公司使用列表：  
https://github.com/seata/seata/issues/1246 大部分公司都采用的AT事务模式；  
Seata已经在国内很多团队开始落地，其中不乏有大公司；  
Github：https://github.com/seata/seata  
官网：http://seata.io/  
本文章介绍的版本：1.3.0

**在Seata的架构中，一共有三个角色**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_13_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

### （1）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；

### （2）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；

### （3）RM (Resource Manager) - 资源管理器 ###

*  管理分支事务处理的资源，与TC交互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；

**其中TC为单独部署的Server服务端，TM和RM为嵌入到应用中的Client客户端；**

### （4） 在Seata中，一个分布式事务的生命周期如下： ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

*  TM请求TC开启一个全局事务，TC会生成一个XID作为该全局事务的编号，XID会在微服务的调用链路中传播，保证将多个微服务的子事务关联在一起
 *  RM请求TC将本地事务注册为全局事务的分支事务，通过全局事务的XID进行关联；
 *  TM请求TC告诉XID对应的全局事务是进行提交还是回滚；
 *  TC驱动RM将XID对应的自己的本地事务进行提交还是回滚；

## 二、Seata TC Server运行环境部署 ##

### （1）TC有三种存储模式 ###

我们先部署单机环境的 Seata TC Server，用于学习或测试，在生产环境中要部署集群环境；  
因为TC需要进行全局事务和分支事务的记录，所以需要对应的存储，目前，TC有三种存储模式( store.mode )：

*  file模式：适合单机模式，全局事务会话信息在内存中读写，并持久化本地文件 root.data，性能较高；
 *  db模式：适合集群模式，全局事务会话信息通过 db 共享，相对性能差点；
 *  redis模式：解决db存储的性能问题；  
    我们先采用file模式，最终我们部署单机TC Server如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]

### （2）安装步骤 ###

*  下载Seata：[http://seata.io/zh-cn/blog/download.html][http_seata.io_zh-cn_blog_download.html]
 *  下载好后 上传到自己的云服务器上解压：tar -zxvf seata-server-1.3.0.tar.gz
 *  解压后切换 cd seata  
    ![在这里插入图片描述][a1a054b5fdc54798a219bbdc67b94153.png_pic_center]
 *  默认seata-server.sh脚本设置的jvm内存参数2G，我们再做实验，可以改小一点；  
    ![在这里插入图片描述][fbf8866f272a415b8d4d579e73960d3e.png_pic_center]
 *  在bin目录下启动：**./seata-server.sh**  
    **默认配置下，Seata TC Server 启动在 8091 端口；  
    因为我们没有修改任何配置文件，默认情况seata使用的是file模式进行数据持久化，所以可以看到用于持久化的本地文件 root.data；**  
    代码如下（示例）：

## 三、AT模式事务案例 ##

### （1）单体应用多数据源分布式事务 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2]

在Spring Boot单体项目中，如果使用了多数据源，就需要考虑多个数据源的数据一致性，即产生了分布式事务的问题，我们采用Seata的AT事务模式来解决该分布式事务问题；  
以电商购物下单为例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]  
1、准备数据库表和数据；  
其中每个库中的undo\_log表，是 Seata AT模式必须创建的表，主要用于分支事务的回滚；  
2、开发一个SpringBoot单体应用；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]

### （2）微服务的分布式事务 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]

### （3）AT事务模式分布式事务工作机制 ###

*  前提  
    基于支持本地 ACID 事务的关系型数据库；（mysql、oracle）  
    Java 应用，通过JDBC访问数据库；
 *  整体机制  
    就是**两阶段提交协议**的演变：
 *   *  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；
 *   *  二阶段：  
        如果没有异常异步化提交，非常快速地完成；  
        如果有异常回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿；
 *  ***具体举例说明整个AT分支的工作过程：***

（1）创建如下数据库表

业务表：product
    Field	Type	    Key
    id	    bigint(20)	PRI
    name	varchar(100)	
    since	varchar(100)

\-AT分支事务的业务逻辑：

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

*   *  **一阶段过程：**

updat
    1、解析SQL，得到SQL的类型（UPDATE），表（product），条件（where name = 'TXC'）等相关的信息；
    2、查询前镜像：根据解析得到的条件信息，生成查询语句，定位数据；
           select id, name, since from product where name = 'TXC';
          得到前镜像：
             id	 name	since
             1	 TXC    2014
    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;
       得到后镜像：
          id  name 	since
          1	  GTS	 2014
    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；
    6、分支事务提交前，向TC注册分支，申请product表中，主键值等于1的记录的全局锁（在当前的同一个全局事务id范围内是可以申请到全局锁的，不同的全局事务id才会排斥）；
    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；

*   *  **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 中的后镜像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，需要人工来处理；
    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；

*   *  **二阶段-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；
 *  回滚日志表：

Field	        Type
    branch_id	    bigint       PK
    xid	            varchar(100)
    context	        varchar(128)
    rollback_info	longblob
    log_status	    tinyint
    log_created	    datetime
    log_modified	datetime

*  SQL建表语句：

CREATE TABLE `undo_log` (
     `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT,
     `branch_id` bigint NOT NULL,
     `xid` varchar(100) NOT NULL,
     `context` varchar(128) NOT NULL,
     `rollback_info` longblob NOT NULL,
     `log_status` int NOT NULL,
     `log_created` datetime NOT NULL,
     `log_modified` datetime NOT NULL,
     PRIMARY KEY (`id`),
     UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
    ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8;

## 三、TCC 模式事务案例 ##

### （1）单体应用多数据源分布式事务 ###

*  AT模式基本上能满足我们使用分布式事务大部分需求，但涉及非关系型数据库与中间件的操作、跨公司服务的调用、跨语言的应用调用就需要结合TCC模式；
 *  ![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2]
 *  一个分布式的全局事务，整体是两阶段提交（Try - \[Comfirm/Cancel\]）的模型，在Seata中，AT模式与TCC模式事实上都是基于两阶段提交，它们的区别在于：

**AT模式基于支持本地ACID事务的关系型数据库：**

*   *  1、一阶段prepare行为：在本地事务中，一并提交“业务数据更新“和”相应回滚日志记录”；
 *   *  2、二阶段 commit 行为：马上成功结束，自动异步批量清理回滚日志；
 *   *  3、二阶段 rollback 行为：通过回滚日志，自动生成补偿操作，完成数据回滚；

**而TCC 模式，需要我们人为编写代码实现提交和回滚：**

*   *  1、一阶段 prepare 行为：调用自定义的 prepare 逻辑；(真正要做的事情，比如插入订单，更新库存，更新余额)
 *   *  2、二阶段 commit 行为：调用自定义的 commit 逻辑；（自己写代码实现）
 *   *  3、二阶段 rollback 行为：调用自定义的 rollback 逻辑；（自己写代码实现）  
        所以TCC模式，就是把自定义的分支事务的提交和回滚并纳入到全局事务管理中；  
        通俗来说，Seata的TCC模式就是手工版本的AT模式，它允许你自定义两阶段的处理逻辑而不需要依赖AT模式的undo\_log回滚表；

### （2）基于SpringBoot单体应用的TCC事务 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2]

/**
     * 下订单时扣除越的方法
    */
    @LocalTCC
    public interface AccountService {
        
        /**
         * 扣除余额
         * 定义两阶段提交
         * name = reduceStock为一阶段try方法
         * commitMethod = commitTcc 为二阶段确认方法
         * rollbackMethod = cancel 为二阶段取消方法
         * BusinessActionContextParameter注解 可传递参数到二阶段方法
         *
         * @param userId 用户ID
         * @param money  扣减金额
         * @throws Exception 失败时抛出异常
         */
        @TwoPhaseBusinessAction(name = "reduceBalance", commitMethod = "commitTcc", rollbackMethod = "cancelTcc")
        void reduceBalance(@BusinessActionContextParameter(paramName = "userId") Integer userId,
                           @BusinessActionContextParameter(paramName = "money") BigDecimal money);
    
        /**
         * 确认方法、可以另命名，但要保证与commitMethod一致
         * context可以传递try方法的参数
         *
         * @param context 上下文
         * @return boolean
         */
        boolean commitTcc(BusinessActionContext context);
    
        /**
         * 二阶段取消方法
         *
         * @param context 上下文
         * @return boolean
         */
        boolean cancelTcc(BusinessActionContext context);
    }

*  **@LocalTCC** 注解标识此TCC为本地模式，即该事务是本地调用，非RPC调用，@LocalTCC一定需要注解在接口上，此接口可以是寻常的业务接口，只要实现了TCC的两阶段提交对应方法即可；
 *  **@TwoPhaseBusinessAction**，该注解标识为TCC模式，注解try方法，其中**name**为当前tcc方法的bean名称，写方法名便可（全局唯一），commitMethod指提交方法，rollbackMethod指事务回滚方法，指定好三个方法之后，Seata会根据事务的成功或失败，通过动态代理去帮我们自动调用提交或者回滚；
 *  **@BusinessActionContextParameter**注解可以将参数传递到二阶段（commitMethod/rollbackMethod）的方法；
 *  **BusinessActionContext**是指TCC事务上下文，携带了业务方法的参数；

### （3）基于Spring Cloud Alibaba的TCC分布式事务 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 3]  
具体代码实现和springboot单体应用的代码实现几乎没有区别，具体参考Git上提交的代码；

[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/74b74a61629f4a5b8f5eae8dace2946e.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_10,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
[4d2db6eec8f3408b87d4cc36000a7a46.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/4d2db6eec8f3408b87d4cc36000a7a46.png#pic_center
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_13_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/e1319940d1834aab9e1bb350331d6587.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_13,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
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[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/532d06f792624fcfb4c4f94946f9b9a0.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_10,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
[http_seata.io_zh-cn_blog_download.html]: http://seata.io/zh-cn/blog/download.html
[a1a054b5fdc54798a219bbdc67b94153.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/a1a054b5fdc54798a219bbdc67b94153.png#pic_center
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[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/fd46e37468e247e4855218f030292ec6.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_10,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/90421b67f7a94f64b7eccedd628c3b4e.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_16,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/6d06584b216e459cbf5065cc0ea57f40.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/cabb07a15154450aaa348887d2ce84f2.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_16,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
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[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/dc35cfa296c14e0cb016587331ecc902.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_16,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/694dd810db02409c91ec7bc33021c0df.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5YyX5Z-O5bCP5p6X,size_16,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center