Hmily实现TCC事务控制

全栈程序员站长

发布于 2022-08-31 15:57:31

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发布于 2022-08-31 15:57:31

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大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

目标

通过本案例的学习，掌握Hmily实现TCC事务控制的方法，掌握TCC事务控制的思想。

Hmily介绍

Hmily是一个高性能分布式事务TCC开源框架。基于Java语言来开发（JDK1.8），支持Dubbo，Spring Cloud等RPC框架进行分布式事务。它目前支持以下特性：

支持嵌套事务(Nested transaction support).
采用disruptor框架进行事务日志的异步读写，与RPC框架的性能毫无差别。
支持SpringBoot-starter 项目启动，使用简单。
RPC框架支持 : dubbo,motan,springcloud。
本地事务存储支持 : redis,mongodb,zookeeper,file,mysql。
事务日志序列化支持：java，hessian，kryo，protostuff。
采用Aspect AOP 切面思想与Spring无缝集成，天然支持集群。
RPC事务恢复，超时异常恢复等。 Hmily利用AOP对参与分布式事务的本地方法与远程方法进行拦截处理，通过多方拦截，事务参与者能透明的调用到另一方的Try、Confirm、Cancel方法；传递事务上下文；并记录事务日志，酌情进行补偿，重试等。 Hmily不需要事务协调服务，但需要提供一个数据库(mysql/mongodb/zookeeper/redis/file)来进行日志存储。 Hmily实现的TCC服务与普通的服务一样，只需要暴露一个接口，也就是它的Try业务。Confirm/Cancel业务逻辑，只是因为全局事务提交/回滚的需要才提供的，因此Confirm/Cancel业务只需要被Hmily TCC事务框架发现即可，不需要被调用它的其他业务服务所感知。

官网介绍：https://dromara.org/website/zh-cn/docs/hmily/index.html

TCC事务控制思想

TCC分为三个阶段：

Try 阶段是做业务检查(一致性)及资源预留(隔离)，此阶段仅是一个初步操作，它和后续的Confirm 一起才能真正构成一个完整的业务逻辑。
Confirm 阶段是做确认提交，Try阶段所有分支事务执行成功后开始执行 Confirm。通常情况下，采用TCC则认为 Confirm阶段是不会出错的。即：只要Try成功，Confirm一定成功。若Confirm阶段真的出错了，需引入重试机制或人工处理。
Cancel 阶段是在业务执行错误需要回滚的状态下执行分支事务的业务取消，预留资源释放。通常情况下，采用TCC则认为Cancel阶段也是一定成功的。若Cancel阶段真的出错了，需引入重试机制或人工处理。
TM事务管理器 TM事务管理器可以实现为独立的服务，也可以让全局事务发起方充当TM的角色，TM独立出来是为了成为公用组件，是为了考虑系统结构和软件复用。

TM在发起全局事务时生成全局事务记录，全局事务ID贯穿整个分布式事务调用链条，用来记录事务上下文，追踪和记录状态，由于Confirm 和cancel失败需进行重试，因此需要实现为幂等，幂等性是指同一个操作无论请求多少次，其结果都相同。

TCC需要注意三种异常处理分别是空回滚、幂等、悬挂:

空回滚：

在没有调用 TCC 资源 Try 方法的情况下，调用了二阶段的 Cancel 方法，Cancel 方法需要识别出这是一个空回滚，然后直接返回成功。

出现原因是当一个分支事务所在服务宕机或网络异常，分支事务调用记录为失败，这个时候其实是没有执行Try阶段，当故障恢复后，分布式事务进行回滚则会调用二阶段的Cancel方法，从而形成空回滚。

解决思路是关键就是要识别出这个空回滚。思路很简单就是需要知道一阶段是否执行，如果执行了，那就是正常回滚；如果没执行，那就是空回滚。前面已经说过TM在发起全局事务时生成全局事务记录，全局事务ID贯穿整个分布式事务调用链条。再额外增加一张分支事务记录表，其中有全局事务 ID 和分支事务 ID，第一阶段 Try 方法里会插入一条记录，表示一阶段执行了。Cancel 接口里读取该记录，如果该记录存在，则正常回滚；如果该记录不存在，则是空回滚。

幂等：

通过前面介绍已经了解到，为了保证TCC二阶段提交重试机制不会引发数据不一致，要求 TCC 的二阶段 Try、Confirm 和 Cancel 接口保证幂等，这样不会重复使用或者释放资源。如果幂等控制没有做好，很有可能导致数据不一致等严重问题。

解决思路在上述“分支事务记录”中增加执行状态，每次执行前都查询该状态。

悬挂：

悬挂就是对于一个分布式事务，其二阶段 Cancel 接口比 Try 接口先执行。

出现原因是在 RPC 调用分支事务try时，先注册分支事务，再执行RPC调用，如果此时 RPC 调用的网络发生拥堵，通常 RPC 调用是有超时时间的，RPC 超时以后，TM就会通知RM回滚该分布式事务，可能回滚完成后，RPC 请求才到达参与者真正执行，而一个 Try 方法预留的业务资源，只有该分布式事务才能使用，该分布式事务第一阶段预留的业务资源就再也没有人能够处理了，对于这种情况，我们就称为悬挂，即业务资源预留后没法继续处理。

解决思路是如果二阶段执行完成，那一阶段就不能再继续执行。在执行一阶段事务时判断在该全局事务下，“分支事务记录”表中是否已经有二阶段事务记录，如果有则不执行Try。

案例场景

场景为 A 转账 30 元给 B，A和B账户在不同的服务。方案1：

账户A

try：
	检查余额是否够30元
	扣减30元
	
confirm：
	空

cancel：
	增加30元

账户B

try：
	增加30元

confirm：
	空

cancel：
	减少30元

方案1说明：

1）账户A，这里的余额就是所谓的业务资源，按照前面提到的原则，在第一阶段需要检查并预留业务资源，因此，我们在扣钱 TCC 资源的 Try 接口里先检查 A 账户余额是否足够，如果足够则扣除 30 元。 Confirm 接口表示正式提交，由于业务资源已经在 Try 接口里扣除掉了，那么在第二阶段的 Confirm 接口里可以什么都不用做。Cancel 接口的执行表示整个事务回滚，账户A回滚则需要把 Try 接口里扣除掉的 30 元还给账户。

2）账号B，在第一阶段 Try 接口里实现给账户B加钱，Cancel 接口的执行表示整个事务回滚，账户B回滚则需要把 Try 接口里加的 30 元再减去。

方案1的问题分析：

1）如果账户A的try没有执行在cancel则就多加了30元。

2）由于try，cancel、confirm都是由单独的线程去调用，且会出现重复调用，所以都需要实现幂等。

3）账号B在try中增加30元，当try执行完成后可能会其它线程给消费了。

4）如果账户B的try没有执行在cancel则就多减了30元。

问题解决：

1）账户A的cancel方法需要判断try方法是否执行，正常执行try后方可执行cancel。

2）try，cancel、confirm方法实现幂等。

3）账号B在try方法中不允许更新账户金额，在confirm中更新账户金额。

4）账户B的cancel方法需要判断try方法是否执行，正常执行try后方可执行cancel。

优化方案：

账户A

try：
	try幂等校验
	try悬挂处理
	检查余额是否够30元
	扣减30元

confirm：
	空

cancel：
	cancel幂等校验
	cancel空回滚处理
	增加可用余额30元

账户B

try：
	空
confirm：
	confirm幂等校验
	正式增加30元
cancel：
	空

案例实现

本实例通过Hmily实现TCC分布式事务，模拟两个账户的转账交易过程。

两个账户分别在不同的银行(张三在bank1、李四在bank2)，bank1、bank2是两个微服务。交易过程是，张三给李四转账指定金额。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。

程序组成部分

数据库：MySQL-5.7.25

JDK：64位 jdk1.8.0_201

微服务：spring-boot-2.1.3、spring-cloud-Greenwich.RELEASE

Hmily：hmily-springcloud.2.0.4-RELEASE

微服务及数据库的关系：

dtx/dtx-tcc-demo/dtx-tcc-demo-bank1  银行1，操作张三账户， 连接数据库bank1

dtx/dtx-tcc-demo/dtx-tcc-demo-bank2   银行2，操作李四账户，连接数据库bank2

服务注册中心：dtx/discover-server

创建数据库

导入数据库脚本：sql\bank1.sql、sql\bank2.sql、已经导过不用重复导入。代码：https://github.com/pbteach/pbdtx/tree/master/sql

创建hmily数据库，用于存储hmily框架记录的数据。

CREATE DATABASE `hmily` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';

创建bank1库，并导入以下表结构和数据(包含张三账户)

CREATE DATABASE `bank1` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';

DROP TABLE IF EXISTS `account_info`;
CREATE TABLE `account_info`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `account_name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '户主姓名',
  `account_no` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '银行卡号',
  `account_password` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户密码',
  `account_balance` double NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户余额',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;
INSERT INTO `account_info` VALUES (2, '张三的账户', '1', '', 10000);

创建bank2库，并导入以下表结构和数据(包含李四账户)

CREATE DATABASE `bank2` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';

CREATE TABLE `account_info`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `account_name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '户主姓名',
  `account_no` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '银行卡号',
  `account_password` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户密码',
  `account_balance` double NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户余额',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;
INSERT INTO `account_info` VALUES (3, '李四的账户', '2', NULL, 0);

每个数据库都创建try、confirm、cancel三张日志表：

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
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
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

案例工程

代码：https://github.com/pbteach/pbdtx/tree/master/dtx-tcc-demo 两个测试工程如下：

dtx/dtx-tcc-demo/dtx-tcc-demo-bank1  银行1，操作张三账户，连接数据库bank1

dtx/dtx-tcc-demo/dtx-tcc-demo-bank2   银行2，操作李四账户，连接数据库bank2

dtx-tcc-demo-bank1实现try和cancel方法

try：
	try幂等校验
	try悬挂处理
	检查余额是够扣减金额
	扣减金额

confirm：
	空

cancel：
	cancel幂等校验
	cancel空回滚处理
	增加可用余额

1）Dao

@Mapper
@Component
public interface AccountInfoDao {
    @Update("update account_info set account_balance=account_balance - #{amount} where account_balance>#{amount} and account_no=#{accountNo} ")
    int subtractAccountBalance(@Param("accountNo") String accountNo, @Param("amount") Double amount);
    @Update("update account_info set account_balance=account_balance + #{amount} where account_no=#{accountNo} ")
    int addAccountBalance(@Param("accountNo") String accountNo, @Param("amount") Double amount);

    /**
     * 增加某分支事务try执行记录
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Insert("insert into local_try_log values(#{txNo},now());")
    int addTry(String localTradeNo);

    @Insert("insert into local_confirm_log values(#{txNo},now());")
    int addConfirm(String localTradeNo);

    @Insert("insert into local_cancel_log values(#{txNo},now());")
    int addCancel(String localTradeNo);

    /**
     * 查询分支事务try是否已执行
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Select("select count(1) from local_try_log where tx_no = #{txNo} ")
    int isExistTry(String localTradeNo);
    /**
     * 查询分支事务confirm是否已执行
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Select("select count(1) from local_confirm_log where tx_no = #{txNo} ")
    int isExistConfirm(String localTradeNo);

    /**
     * 查询分支事务cancel是否已执行
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Select("select count(1) from local_cancel_log where tx_no = #{txNo} ")
    int isExistCancel(String localTradeNo);

}

2）try和cancel方法

@Service
@Slf4j
public class AccountInfoServiceImpl implements AccountInfoService {
   private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccountInfoServiceImpl.class);


   @Autowired
   private AccountInfoDao accountInfoDao;

   @Autowired
   private Bank2Client bank2Client;

   @Override
   @Transactional
   @Hmily(confirmMethod = "commit", cancelMethod = "rollback")
   public  void updateAccountBalance(String accountNo, Double amount) {
      //事务id
      String transId = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get().getTransId();
      log.info("******** Bank1 Service  begin try...  "+transId );
      int existTry = accountInfoDao.isExistTry(transId);
      //try幂等校验
      if(existTry>0){
         log.info("******** Bank1 Service 已经执行try，无需重复执行，事务id:{}  "+transId );
         return ;
      }
      //try悬挂处理
      if(accountInfoDao.isExistCancel(transId)>0 || accountInfoDao.isExistConfirm(transId)>0){
         log.info("******** Bank1 Service 已经执行confirm或cancel，悬挂处理，事务id:{}  "+transId );
         return ;
      }
      //从账户扣减
      if(accountInfoDao.subtractAccountBalance(accountNo ,amount )<=0){
         //扣减失败
         throw new HmilyRuntimeException("bank1 exception，扣减失败，事务id:{}"+transId);
      }
      //增加本地事务try成功记录，用于幂等性控制标识
      accountInfoDao.addTry(transId);

      //远程调用bank2
      if(!bank2Client.test2(amount,transId)){
         throw new HmilyRuntimeException("bank2Client exception，事务id:{}"+transId);
      }
      if(amount==10){//异常一定要抛在Hmily里面
         throw new RuntimeException("bank1 make exception  10");
      }
      log.info("******** Bank1 Service  end try...  "+transId );
   }


   @Transactional
   public  void commit( String accountNo, double amount) {
      String localTradeNo = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get().getTransId();
      logger.info("******** Bank1 Service begin commit..."+localTradeNo );
   }
   @Transactional
   public void rollback( String accountNo, double amount) {
      String localTradeNo = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get().getTransId();
      log.info("******** Bank1 Service begin rollback...  " +localTradeNo);
      if(accountInfoDao.isExistTry(localTradeNo) == 0){ //空回滚处理，try阶段没有执行什么也不用做
         log.info("******** Bank1 try阶段失败... 无需rollback "+localTradeNo );
         return;
      }
      if(accountInfoDao.isExistCancel(localTradeNo) > 0){ //幂等性校验，已经执行过了，什么也不用做
         log.info("******** Bank1 已经执行过rollback... 无需再次rollback " +localTradeNo);
         return;
      }
      //再将金额加回账户
      accountInfoDao.addAccountBalance(accountNo,amount);
      //添加cancel日志，用于幂等性控制标识
      accountInfoDao.addCancel(localTradeNo);
      log.info("******** Bank1 Service end rollback...  " +localTradeNo);
   }



}

3）feignClient

@FeignClient(value = "seata-demo-bank2", fallback = Bank2Fallback.class)
public interface Bank2Client {

    @GetMapping("/bank2/transfer")
    @Hmily
    Boolean transfer(@RequestParam("amount") Double amount);
}

dtx-tcc-demo-bank2实现如下功能

try：
	空
confirm：
	confirm幂等校验
	正式增加金额
cancel：
	空

1）Dao

@Component
@Mapper
public interface AccountInfoDao {

    @Update("update account_info set account_balance=account_balance + #{amount} where  account_no=#{accountNo} ")
    int addAccountBalance(@Param("accountNo") String accountNo, @Param("amount") Double amount);


    /**
     * 增加某分支事务try执行记录
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Insert("insert into local_try_log values(#{txNo},now());")
    int addTry(String localTradeNo);

    @Insert("insert into local_confirm_log values(#{txNo},now());")
    int addConfirm(String localTradeNo);

    @Insert("insert into local_cancel_log values(#{txNo},now());")
    int addCancel(String localTradeNo);

    /**
     * 查询分支事务try是否已执行
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Select("select count(1) from local_try_log where tx_no = #{txNo} ")
    int isExistTry(String localTradeNo);
    /**
     * 查询分支事务confirm是否已执行
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Select("select count(1) from local_confirm_log where tx_no = #{txNo} ")
    int isExistConfirm(String localTradeNo);

    /**
     * 查询分支事务cancel是否已执行
     * @param localTradeNo 本地事务编号
     * @return
     */
    @Select("select count(1) from local_cancel_log where tx_no = #{txNo} ")
    int isExistCancel(String localTradeNo);

}

2）实现confirm方法

@Service
@Slf4j
public class AccountInfoServiceImpl implements AccountInfoService {

   @Autowired
   private AccountInfoDao accountInfoDao;

   @Override
   @Transactional
   @Hmily(confirmMethod = "confirmMethod", cancelMethod = "cancelMethod")
   public void updateAccountBalance(String accountNo, Double amount) {
      String localTradeNo = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get().getTransId();
      log.info("******** Bank2 Service Begin try ..."+localTradeNo);

   }

   @Transactional
   public  void confirmMethod(String accountNo, Double amount) {
      String localTradeNo = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get().getTransId();
      log.info("******** Bank2 Service commit...  " +localTradeNo);
      if(accountInfoDao.isExistConfirm(localTradeNo) > 0){ //幂等性校验，已经执行过了，什么也不用做
         log.info("******** Bank2 已经执行过confirm... 无需再次confirm "+localTradeNo );
         return ;
      }
      //正式增加金额
      accountInfoDao.addAccountBalance(accountNo,amount);
      //添加confirm日志
      accountInfoDao.addConfirm(localTradeNo);
   }

   @Transactional
   public  void cancelMethod(String accountNo, Double amount) {
      String localTradeNo = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get().getTransId();
      log.info("******** Bank2 Service begin cancel...  "+localTradeNo );

   }


}

3）Controller

@RestController
public class Bank2Controller {
   @Autowired
    AccountInfoService accountInfoService;
   
   @RequestMapping("/transfer")
    public Boolean test2(@RequestParam("amount") Double amount) {
       this.accountInfoService.updateAccountBalance("2", amount);
        return true;
    }
      
}