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针对不同的分布式场景业界常见的解决方案有2PC、TCC、可靠消息最终一致性、最大努力通知这几种。
2PC即两阶段提交协议,是将整个事务流程分为两个阶段,准备阶段(Prepare phase)、提交阶段(commit phase),2是指两阶段,P是指准备阶段,C是提交阶段。 举例 :张三和李四好久不见,老友约起聚餐,饭店老板要求先买单,才能出票。这时张三和李四分别抱怨近况不如意,囊肿羞涩,都不愿意请客,这时只能AA。只有张三和李四都付款,老板才能出票安排就餐。但由于张三和李四都是铁公鸡,形成两尴尬的一幕 : 准备阶段 :老板要求张三付款,张三付款。老板要求李四付款,李四付款。 提交阶段 :老板出票,两人拿票纷纷落座就餐。 例子中形成两一个事务,若张三或李四其中一个拒绝付款,或钱不够,店老板都不会给出票,并且会把已收款退回。 整个事务过程由事务管理器和参与者组成,店老板就是事务管理器,张三、李四就是事务参与者,事务管理器负责决策整个分布式事务的提交和回滚,事务参与者负责自己本地事务的提交和回滚。 在计算机中部分关系数据库如Oracle、MySQL支持两阶段提交协议,如下图 : 1. 准备阶段(Prepare phase):事务管理器给每个参与者发送Prepare消息,每个数据库参与者在本地执行事务,并写本地的Undo/Redo日志,此时事务没有提交。 (Undo日志是记录修改前的数据,用于数据库回滚,Redo日志是记录修改后的数据,用于提交事务后写入数据文件) 2. 提交阶段(commit phase):如果事务管理器收到两参与者的执行失败或者超时消息时,直接给每个参与者发送回滚(Rollback)消息;否则,发送提交(Commit)消息;参与者根据事务管理器的指令执行提交或者回滚操作,并释放事务处理过程中使用的锁资源。注意 :必须在最后阶段释放锁资源。 下图展示两2PC的两个阶段,分成功和失败两个情况说明 : 成功情况 :
失败情况 :
2PC的传统方案是在数据库层面实现的,如Oracle、MySQL都支持2PC协议,为了统一标准减少行业内不必要的对接成本,需要制定标准化的处理模型及接口标准,国际开放标准组织Open Group定义分布式事务处理模型DTP(Distributed Transaction Processing Reference Model)。 为了让大家更明确XA方案的内容,下面新用户注册送积分为例来说明 :
执行流程如下 : 1、应用程序(AP)持有用户库和积分库两个数据源。 2、应用程序(AP)通过TM通知用户库RM新增用户,同时通知积分库RM为该用户新增积分,RM此时并未提交事务,此时用户和积分资源锁定。 3、TM收到执行回复,只要有一方失败则分别向其他RM发起回滚事务,回滚完毕,资源锁释放。 4、TM收到执行回复,全部成功,此时向所有RM发起提交事务,提交完毕,资源锁释放。 DTP模型定义如下角色 :
Seata是阿里中间件团队发起的开源项目Fescar,后更名Seata,它是一个是开源的分布式事务框架。传统2PC的问题在Seata中得到了解决,它通过对本地关系数据库的分支事务的协调来驱动完成全局事务,是工作在应用层的中间件。主要优点是性能较好,且不长时间占用连接资源,它以高效并且对业务0入侵的方式解决微服务场景下面临的分布式事务问题,它目前提供AT模式(即2PC)及TCC模式的分布式事务解决方案。 Seata的设计思想如下 : Seata的设计目标其一是对业务无入侵,因此从业务无入侵的2PC方案着手,在传统2PC的基础上演进,并解决2PC方案面临的问题。 Seata把一个分布式事务理解成一个包含来若干分支事务的全局事务。全局事务的职责是协调其下管辖的分支事务达成一致,要么一起成功提交,要么一起失败回滚。此外,通常分支事务本身就是一个关系数据库的本地事务,下图是全局事务与分支事务的关系图 :
与传统2PC的模型类似,Seata定义了三个组件来协议分布式事务的处理过程 :
具体的执行流程如下 :
Seata实现2PC与传统2PC的差别 : 架构层次方面,传统2PC方案的RM实际上是在数据库层,RM本质上就是数据库自身,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的这一侧的。 两阶段提交方面,传统2PC无论第二阶段的决议是commit还是rollbcak,事务性资源的锁都要保持到Phase2完成才释放。而Seata的做法是在Phase1就将本地事务提交,这样就可以省去Phase2持锁的时间,整体提高效率。
本实例通过Seata中间件实现分布式事务,模拟两个账户的转账交易过程。两个账户在两个不同的银行(张三在bank1、李四在bank2),bank1和bank2是两个微服务。交易过程中,张三给李四转账制定金额。 上述交易步骤,要么一起成功,要么一起失败,必须是一个整体性的事务。
本实例程序组成 部分如下 : 数据库 :MySQL-5.7.25 包括bank1和bank2两个数据库。 JDK:1.8 微服务框架 :spring-boot-2.1.3、spring-cloud-Greenwich.RELEASE seata客户端(RM、TM):spring-cloud-alibaba-seata-2.1.0RELEASE seata服务端(TC):seata-server-0.7.1 微服务及数据库的关系 : dtx/dtx-seata-demo/seata-demo-bank1 银行1,操作张三账户,链接数据库bank1 dtx/dtx-seata-demo/seata-demo-bank2 银行2,操作李四账户,链接数据库bank2 服务注册中兴 :dtx/discover-server 本实例程序技术架构如下 :
交互流程如下 : 1、请求bank1进行转账,传入转账金额。 2、bank1减少转账金额,调用bank2,传入转账金额。
bank1库,包含张三账户
CREATE DATABASE /*!32312 IF NOT EXISTS*/`bank1` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8 */;
USE `bank1`;
/*Table structure for table `account_info` */
DROP TABLE IF EXISTS `account_info`;
CREATE TABLE `account_info` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`account_name` varchar(100) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL COMMENT '户主姓名',
`account_no` varchar(100) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL COMMENT '银行卡号',
`account_password` varchar(100) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL COMMENT '帐户密码',
`account_balance` double DEFAULT NULL COMMENT '帐户余额',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin ROW_FORMAT=DYNAMIC;
/*Data for the table `account_info` */
insert into `account_info`(`id`,`account_name`,`account_no`,`account_password`,`account_balance`) values (2,'张三','1',NULL,1000);
/*Table structure for table `de_duplication` */
DROP TABLE IF EXISTS `de_duplication`;
CREATE TABLE `de_duplication` (
`tx_no` varchar(64) COLLATE utf8_bin NOT NULL,
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin ROW_FORMAT=DYNAMIC;
/*Data for the table `de_duplication` */
/*Table structure for table `local_cancel_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `local_cancel_log`;
CREATE TABLE `local_cancel_log` (
`tx_no` varchar(64) NOT NULL COMMENT '事务id',
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
/*Data for the table `local_cancel_log` */
/*Table structure for table `local_confirm_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `local_confirm_log`;
CREATE TABLE `local_confirm_log` (
`tx_no` varchar(64) NOT NULL COMMENT '事务id',
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
/*Data for the table `local_confirm_log` */
/*Table structure for table `local_trade_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `local_trade_log`;
CREATE TABLE `local_trade_log` (
`tx_no` bigint(20) NOT NULL,
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin ROW_FORMAT=DYNAMIC;
DROP TABLE IF EXISTS `local_try_log`;
CREATE TABLE `local_try_log` (
`tx_no` varchar(64) NOT NULL COMMENT '事务id',
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
/*Data for the table `local_try_log` */
/*Table structure for table `undo_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `undo_log`;
CREATE TABLE `undo_log` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`branch_id` bigint(20) NOT NULL,
`xid` varchar(100) NOT NULL,
`context` varchar(128) NOT NULL,
`rollback_info` longblob NOT NULL,
`log_status` int(11) NOT NULL,
`log_created` datetime NOT NULL,
`log_modified` datetime NOT NULL,
`ext` varchar(100) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=167 DEFAULT CHARSET=utf8;
/*Data for the table `undo_log` */
insert into `undo_log`(`id`,`branch_id`,`xid`,`context`,`rollback_info`,`log_status`,`log_created`,`log_modified`,`ext`) values (166,2019228885,'192.168.1.101:8888:2019228047','serializer=jackson','{}',1,'2019-08-11 15:16:43','2019-08-11 15:16:43',NULL);
bank2库,包含李四账户
CREATE DATABASE /*!32312 IF NOT EXISTS*/`bank2` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8 */;
USE `bank2`;
/*Table structure for table `account_info` */
DROP TABLE IF EXISTS `account_info`;
CREATE TABLE `account_info` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`account_name` varchar(100) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL COMMENT '户主姓名',
`account_no` varchar(100) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL COMMENT '银行卡号',
`account_password` varchar(100) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL COMMENT '帐户密码',
`account_balance` double DEFAULT NULL COMMENT '帐户余额',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin ROW_FORMAT=DYNAMIC;
/*Data for the table `account_info` */
insert into `account_info`(`id`,`account_name`,`account_no`,`account_password`,`account_balance`) values (3,'李四的账户','2',NULL,0);
/*Table structure for table `de_duplication` */
DROP TABLE IF EXISTS `de_duplication`;
CREATE TABLE `de_duplication` (
`tx_no` varchar(64) COLLATE utf8_bin NOT NULL,
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin ROW_FORMAT=DYNAMIC;
/*Data for the table `de_duplication` */
/*Table structure for table `local_cancel_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `local_cancel_log`;
CREATE TABLE `local_cancel_log` (
`tx_no` varchar(64) NOT NULL COMMENT '事务id',
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
/*Data for the table `local_cancel_log` */
/*Table structure for table `local_confirm_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `local_confirm_log`;
CREATE TABLE `local_confirm_log` (
`tx_no` varchar(64) NOT NULL COMMENT '事务id',
`create_time` datetime DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
/*Data for the table `local_confirm_log` */
/*Table structure for table `local_trade_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `local_trade_log`;
CREATE TABLE `local_trade_log` (
`tx_no` bigint(20) NOT NULL,
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin ROW_FORMAT=DYNAMIC;
DROP TABLE IF EXISTS `local_try_log`;
CREATE TABLE `local_try_log` (
`tx_no` varchar(64) NOT NULL COMMENT '事务id',
`create_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`tx_no`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
/*Data for the table `local_try_log` */
/*Table structure for table `undo_log` */
DROP TABLE IF EXISTS `undo_log`;
CREATE TABLE `undo_log` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`branch_id` bigint(20) NOT NULL,
`xid` varchar(100) NOT NULL,
`context` varchar(128) NOT NULL,
`rollback_info` longblob NOT NULL,
`log_status` int(11) NOT NULL,
`log_created` datetime NOT NULL,
`log_modified` datetime NOT NULL,
`ext` varchar(100) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
(1)下载seata服务器 下载地址 :seata服务器 (2)解压并启动 winodws :【seata服务端解压路径】/bin/seata-server.bat -p 8888 -m file mac/linux : 【seata服务端解压路径】nohup sh seata-server.sh -p 8888 -h 127.0.0.1 -m file &> seata.log & 注 :其中8888为服务端口号;file为启动模式,这里指seata服务将采用文件的方式存储信息。
如上图出现“Server started。。。“的字样则表示启动成功。
discover-server是服务注册中心,测试工程将自己注册至discover-server。
dtx-seata-demo是seata的测试工程,根据业务需求需要创建两个dex-seata-demo工程。 (1)父工程maven依赖说明 在dtx父工程中指定了SpringBoot和SpringCloud版本
在dtx-seata-demo父工程中指定了spring-cloud-alibaba-dependencies的版本。
(3)配置seata 在src/main/resource中,新增registry.conf、file.conf文件,内容可拷贝seata-server-0.7.1中的配置文件子。 在registry.conf中registry.type使用file:
在file.conf中更改service.vgroup_mapping.[springcloud服务名]-fescar-service-group = “default”,并修改 service.default.grouplist =[seata服务端地址]
关于vgroup_mapping的配置: vgroup_mapping.事务分组服务名=Seata Server集群名称(默认名称为default) default.grouplist = Seata Server集群地址 在 org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-alibaba-seata 的 org.springframework.cloud.alibaba.seata.GlobalTransactionAutoConfiguration 类中,默认会使用 ${spring.application.name}-fescar-service-group 作为事务分组服务名注册到 Seata Server上,如果和 file.conf 中的配置不一致,会提示 no available server to connect 错误 也可以通过配置 spring.cloud.alibaba.seata.tx-service-group 修改后缀,但是必须和 file.conf 中的配置保持 一致。 (4)创建代理数据源 新增DatabaseConfiguration.java,Seata的RM通过DataSourceProxy才能在业务代码的事务提交时,通过这个切 入点,与TC进行通信交互、记录undo_log等。
@Configuration
public class DatabaseConfiguration {
@Bean
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.ds0")
public DruidDataSource ds0() {
DruidDataSource druidDataSource = new DruidDataSource();
return druidDataSource;
}
@Primary
@Bean
public DataSource dataSource(DruidDataSource ds0) {
DataSourceProxy pds0 = new DataSourceProxy(ds0);
return pds0;
}
}
1、正常提交流程
2、回滚流程 回滚流程省略前的RM注册过程。
要点说明 : 1、每个RM使用DataSourceProxy连接数据库,其目的是使用ConnectionProxy,使用数据源和数据连接代理的目的就是第一阶段将undo_log和业务数据放在一个本地事务提交,这样就保存了只要有业务操作就一定有undo_log. 2、在第一阶段undo_log中存放了数据修改前和修改后的值,为事务回滚作好准备,所以第一阶段完成就已经将分支事务提交,也就释放了锁资源。 3、TM开启全局事务开始,将XID全局事务id放在事务上下午中,通过feign调用也将XID传入下游分支事务,每个分支事务将自己的Branch ID分支事务ID与XID关联。 4、第二阶段全局事务提交,TC会通知各个分支参与者提交分支事务,在第一阶段就已经提交了分支事务,这里各个参与者只需要删除undo_log即可,并且可以异步执行,第二阶段很快可以完成。 5、第二阶段全局事务回滚,TC会通知各个分支参与者回滚分支事务,通过XID和Branch ID找到相应的回滚日志,通过回滚日志生成反向的SQL并执行,以完成分支事务回滚到之前的状态,如果回滚失败则会重试回滚操作。
dtx-seata-demo-bank1实现如下功能: 1、张三账户减少金额,开启全局事务。 2、远程调用bank2向李四转账。 (1)DAO
@Mapper
@Component
public interface AccountInfoDao {
//更新账户金额
@Update("update account_info set account_balance = account_balance + #{amount} where account_no = #{accountNo}")
int updateAccountBalance(@Param("accountNo") String accountNo, @Param("amount") Double amount);
}
(2) FeignClient 远程调用bank2的客户端
@FeignClient(value = "seata‐demo‐bank2",fallback = Bank2ClientFallback.class) public interface Bank2Client {
@GetMapping("/bank2/transfer")
String transfer(@RequestParam("amount") Double amount);
}
@Component
public class Bank2ClientFallback implements Bank2Client{
@Override
public String transfer(Double amount) {
return "fallback"; }
}
(3)Service
@Service
public class AccountInfoServiceImpl implements AccountInfoService {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccountInfoServiceImpl.class);
@Autowired
AccountInfoDao accountInfoDao;
@Autowired
Bank2Client bank2Client;
//张三转账
@Override
@GlobalTransactional
@Transactional
public void updateAccountBalance(String accountNo, Double amount) {
logger.info("******** Bank1 Service Begin ... xid: {}" , RootContext.getXID()); //张三扣减金额
accountInfoDao.updateAccountBalance(accountNo,amount*‐1);
//向李四转账
String remoteRst = bank2Client.transfer(amount); //远程调用失败
if(remoteRst.equals("fallback")){
throw new RuntimeException("bank1 下游服务异常"); }
//人为制造错误 if(amount==3){
throw new RuntimeException("bank1 make exception 3"); }
}
}
将@GlobalTransactional注解标注在全局事务发起的Service实现方法上,开启全局事务 : GlobalTransactionalInterceptor会拦截@GlobalTransactional注解的方法,生成全局事务ID(XID),XID会在整个分布式事务中传递。 在远程调用时,spring-cloud-alibaba-seata会拦截Feign调用将XID传递到下游服务。 (6)Controller
@RestController
public class Bank1Controller {
@Autowired
AccountInfoService accountInfoService;
//转账
@GetMapping("/transfer")
public String transfer(Double amount){
accountInfoService.updateAccountBalance("1",amount);
return "bank1"+amount; }
}
dtx-seata-demo-bank2实现如下功能: 1、李四账户增加金额。 dtx-seata-demo-bank2在本账户事务中作为分支事务不使用@GlobalTransactional。 (1)DAO
@Mapper
@Component
public interface AccountInfoDao {
//向李四转账
@Update("UPDATE account_info SET account_balance = account_balance + #{amount} WHERE account_no = #{accountNo}")
int updateAccountBalance(@Param("accountNo") String accountNo, @Param("amount") Double amount);
}
(2)Service
@Service
public class AccountInfoServiceImpl implements AccountInfoService {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccountInfoServiceImpl.class);
@Autowired
AccountInfoDao accountInfoDao;
@Override
@Transactional
public void updateAccountBalance(String accountNo, Double amount) { logger.info("******** Bank2 Service Begin ... xid: {}" , RootContext.getXID()); //李四增加金额
accountInfoDao.updateAccountBalance(accountNo,amount);
//制造异常
if(amount==2){
throw new RuntimeException("bank1 make exception 2"); }
}
}
(3)Controller
@RestController
public class Bank2Controller {
@Autowired
AccountInfoService accountInfoService;
@GetMapping("/transfer")
public String transfer(Double amount){
accountInfoService.updateAccountBalance("2",amount);
return "bank2"+amount;
}
}
传统2PC(基于数据库XA协议)和Seata实现2PC的两种2PC方案,由于Seata的零入侵并且解决了传统2PC长期锁资源的问题,所以推荐采用Seata实现2PC。 Seata实现2PC要点 : 1、全局事务开始使用GlobalTransactional标识。 2、每个本地事务方案仍然使用@Transactional标识。 3、每个数据都需要创建undo_log表,此表是Seata保证本地事务一致性的关键。