【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 13:49 139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

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

（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

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

（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

  • 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

（2）安装步骤

  • 下载Seata：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
  • 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
  • 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

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
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

（2）微服务的分布式事务

在这里插入图片描述

（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

  1. 业务表：product
  2. Field    Type        Key
  3. id        bigint(20)    PRI
  4. name    varchar(100)    
  5. since    varchar(100)

-AT分支事务的业务逻辑：

  1. 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；

    1.   select id, name, since from product where name = 'TXC';
    2.  得到前镜像：
    3.     id     name    since
    4.     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：

    1.  id  name     since
    2.  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
  • 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

  1. /**
  2.  * 下订单时扣除越的方法
  3. */
  4. @LocalTCC
  5. public interface AccountService {
  7.     /**
  8.      * 扣除余额
  9.      * 定义两阶段提交
  10.      * name = reduceStock为一阶段try方法
  11.      * commitMethod = commitTcc 为二阶段确认方法
  12.      * rollbackMethod = cancel 为二阶段取消方法
  13.      * BusinessActionContextParameter注解 可传递参数到二阶段方法
  14.      *
  15.      * @param userId 用户ID
  16.      * @param money  扣减金额
  17.      * @throws Exception 失败时抛出异常
  18.      */
  19.     @TwoPhaseBusinessAction(name = "reduceBalance", commitMethod = "commitTcc", rollbackMethod = "cancelTcc")
  20.     void reduceBalance(@BusinessActionContextParameter(paramName = "userId") Integer userId,
  21.                        @BusinessActionContextParameter(paramName = "money") BigDecimal money);
  23.     /**
  24.      * 确认方法、可以另命名，但要保证与commitMethod一致
  25.      * context可以传递try方法的参数
  26.      *
  27.      * @param context 上下文
  28.      * @return boolean
  29.      */
  30.     boolean commitTcc(BusinessActionContext context);
  32.     /**
  33.      * 二阶段取消方法
  34.      *
  35.      * @param context 上下文
  36.      * @return boolean
  37.      */
  38.     boolean cancelTcc(BusinessActionContext context);
  39. }
  • @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
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；

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