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分布式事务

RuyiWei...大约 8 分钟SpringCloudSpringCloud

分布式事务

一、介绍

由于订单、购物车、商品分别在三个不同的微服务，而每个微服务都有自己独立的数据库，因此下单过程中就会跨多个数据库完成业务。而每个微服务都会执行自己的本地事务：

  • 交易服务：下单事务
  • 购物车服务：清理购物车事务
  • 库存服务：扣减库存事务

整个业务中，各个本地事务是有关联的。因此每个微服务的本地事务，也可以称为分支事务。多个有关联的分支事务一起就组成了全局事务。我们必须保证整个全局事务同时成功或失败。

我们知道每一个分支事务就是传统的单体事务，都可以满足ACID特性，但全局事务跨越多个服务、多个数据库，是否还能满足呢？

  • 参与事务的多个子业务在不同的微服务，跨越了不同的数据库。虽然每个单独的业务都能在本地遵循ACID，但是它们互相之间没有感知，不知道有人失败了，无法保证最终结果的统一，也就无法遵循ACID的事务特性了。这就是分布式事务问题.

出现以下情况之一就可能产生分布式事务问题：

  • 业务跨多个服务实现
  • 业务跨多个数据源实现

二、Seata

解决分布式事务的方案有很多，但实现起来都比较复杂，因此我们一般会使用开源的框架来解决分布式事务问题。在众多的开源分布式事务框架中，功能最完善、使用最多的就是阿里巴巴在2019年开源的Seata了，官方文档

解决分布式事务的思想非常简单：

就是找一个统一的事务协调者，与多个分支事务通信，检测每个分支事务的执行状态，保证全局事务下的每一个分支事务同时成功或失败即可。大多数的分布式事务框架都是基于这个理论来实现的。

Seata也不例外，在Seata的事务管理中有三个重要的角色：

  • TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者： 维护全局和分支事务的状态，协调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，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。

Seata的工作架构如图所示：

  • 其中，TM和RM可以理解为Seata的客户端部分，引入到参与事务的微服务依赖中即可。将来TM和RM就会协助微服务，实现本地分支事务与TC之间交互，实现事务的提交或回滚。

  • 而TC服务则是事务协调中心，是一个独立的微服务，需要单独部署。

三、部署TC服务

使用docker部署seata,可参考官网

1、准备数据库表

Seata支持多种存储模式，但考虑到持久化的需要，我们一般选择基于数据库存储。使用MySQL脚本，初始化 Seata TC Server 的 db 数据库。

2、准备配置文件

准备一个seata目录，其中包含了seata运行时所需要的配置文件：

将整个seata文件夹拷贝到虚拟机的/root目录.

3、Docker部署

需要注意，要确保nacos、mysql都在hm-net网络中。如果某个容器不再hm-net网络，可以参考下面的命令将某容器加入指定网络：

docker network connect [网络名] [容器名]

在虚拟机的/root目录执行下面的命令：

docker run --name seata \
-p 8099:8099 \
-p 7099:7099 \
-e SEATA_IP=192.168.175.129 \
-v ./seata:/seata-server/resources \
--privileged=true \
--network hm-net \
-d \
seataio/seata-server:1.5.2

四、微服务集成Seata

参与分布式事务的每一个微服务都需要集成Seata，我们以trade-service为例。

1、引入依赖

为了方便各个微服务集成seata，我们需要把seata配置共享到nacos，因此trade-service模块不仅仅要引入seata依赖，还要引入nacos依赖:

	<!--统一配置管理-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
  </dependency>
  <!--读取bootstrap文件-->
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
  </dependency>
  <!--seata-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
  </dependency>

2、改造配置

首先在nacos上添加一个共享的seata配置，命名为shared-seata.yaml：

seata:
  registry: # TC服务注册中心的配置，微服务根据这些信息去注册中心获取tc服务地址
    type: nacos # 注册中心类型 nacos
    nacos:
      server-addr: 192.168.175.129:8848 # nacos地址
      namespace: "" # namespace，默认为空
      group: DEFAULT_GROUP # 分组，默认是DEFAULT_GROUP
      application: seata-server # seata服务名称
      username: nacos
      password: nacos
  tx-service-group: hmall # 事务组名称
  service:
    vgroup-mapping: # 事务组与tc集群的映射关系
      hmall: "default"

然后，改造trade-service模块，添加bootstrap.yaml：

内容如下:

spring:
  application:
    name: trade-service # 服务名称
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.150.101 # nacos地址
      config:
        file-extension: yaml # 文件后缀名
        shared-configs: # 共享配置
          - dataId: shared-jdbc.yaml # 共享mybatis配置
          - dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-swagger.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-seata.yaml # 共享seata配置

然后改造application.yaml文件，内容如下：

server:
  port: 8085
feign:
  okhttp:
    enabled: true # 开启OKHttp连接池支持
  sentinel:
    enabled: true # 开启Feign对Sentinel的整合
hm:
  swagger:
    title: 交易服务接口文档
    package: com.hmall.trade.controller
  db:
    database: hm-trade

参考上述办法分别改造hm-cart和hm-item两个微服务模块。

3、添加数据库表

（AT模式下）seata的客户端在解决分布式事务的时候需要记录一些中间数据，保存在数据库中。因此我们要先准备一个这样的表,参考。

-- for AT mode you must to init this sql for you business database. the seata server not need it.
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log`
(
    `branch_id`     BIGINT       NOT NULL COMMENT 'branch transaction id',
    `xid`           VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'global transaction id',
    `context`       VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'undo_log context,such as serialization',
    `rollback_info` LONGBLOB     NOT NULL COMMENT 'rollback info',
    `log_status`    INT(11)      NOT NULL COMMENT '0:normal status,1:defense status',
    `log_created`   DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'create datetime',
    `log_modified`  DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'modify datetime',
    UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`, `branch_id`)
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 1 DEFAULT CHARSET = utf8mb4 COMMENT ='AT transaction mode undo table';
ALTER TABLE `undo_log` ADD INDEX `ix_log_created` (`log_created`);

至此为止，微服务整合的工作就完成了。

五、XA模式

1、介绍

Seata支持四种不同的分布式事务解决方案：

  • XA
  • TCC
  • AT
  • SAGA

XA 规范 是 X/Open 组织定义的分布式事务处理（DTP，Distributed Transaction Processing）标准，XA 规范 描述了全局的TM与局部的RM之间的接口，几乎所有主流的数据库都对 XA 规范 提供了支持。

2、Seata的XA模型

Seata对原始的XA模式做了简单的封装和改造，以适应自己的事务模型，基本架构如图：

RM一阶段的工作：

  1. 注册分支事务到TC
  2. 执行分支业务sql但不提交
  3. 报告执行状态到TC

TC二阶段的工作：

  1. TC检测各分支事务执行状态
  2. 如果都成功，通知所有RM提交事务
  3. 如果有失败，通知所有RM回滚事务

RM二阶段的工作：

  • 接收TC指令，提交或回滚事务

XA模式优缺点

  • 优点

    • 事务的强一致性，满足ACID原则
    • 常用数据库都支持，实现简单，并且没有代码侵入

  • 缺点

    • 因为一阶段需要锁定数据库资源，等待二阶段结束才释放，性能较差
    • 依赖关系型数据库实现事务

3、实现

首先，我们要在配置文件中指定要采用的分布式事务模式。我们可以在Nacos中的共享shared-seata.yaml配置文件中设置

seata:
  data-source-proxy-mode: XA

其次，我们要利用@GlobalTransactional标记分布式事务的入口方法:

    @Override
    @GlobalTransactional
    public Long createOrder(OrderFormDTO orderFormDTO) {
    }

六、AT模式(默认)

AT模式同样是分阶段提交的事务模型，不过缺弥补了XA模型中资源锁定周期过长的缺陷。

1、Seata的AT模型

阶段一RM的工作：

  • 注册分支事务
  • 记录undo-log（数据快照）
  • 执行业务sql并提交
  • 报告事务状态

阶段二提交时RM的工作：

  • 删除undo-log即可

阶段二回滚时RM的工作：

  • 根据undo-log恢复数据到更新前

AT与XA的区别

  • XA模式一阶段不提交事务，锁定资源；AT模式一阶段直接提交，不锁定资源。
  • XA模式依赖数据库机制实现回滚；AT模式利用数据快照实现数据回滚。
  • XA模式强一致；AT模式最终一致

可见，AT模式使用起来更加简单，无业务侵入，性能更好。因此企业90%的分布式事务都可以用AT模式来解决。

2、实现

注意

使用AT模型需要为每个微服务的数据库添加undo_log表

直接在Nacos中的共享shared-seata.yaml配置文件中设置

seata:
  data-source-proxy-mode: AT

其次，我们和AT一样要利用@GlobalTransactional标记分布式事务的入口方法。

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