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【死磕Sharding-jdbc】---最大努力型事务

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BASE Transaction

  • Best efforts delivery transaction (已经实现).
  • Try confirm cancel transaction (待定).

Sharding-JDBC由于性能方面的考量,决定不支持强一致性分布式事务。

最大努力送达型事务

在分布式数据库的场景下,相信对于该数据库的操作最终一定可以成功,所以通过最大努力反复尝试送达操作。

最大努力送达型事务的架构图

最大努力送达型事务的架构图

摘自sharding-jdbc使用指南☞事务支持

执行过程有以下几种情况:

  1. 执行成功--如图所示,执行结果事件->监听执行事件->执行成功->清理事务日志
  2. 执行失败,同步重试成功--如图所示,执行结果事件->监听执行事件->执行失败->重试执行->执行成功->清理事务日志
  3. 执行失败,同步重试失败,异步重试成功--如图所示,执行结果事件->监听执行事件->执行失败->重试执行->执行失败->"异步送达作业"重试执行->执行成功->清理事务日志
  4. 执行失败,同步重试失败,异步重试失败,事务日志保留----如图所示,执行结果事件->监听执行事件->执行失败->重试执行->执行失败->"异步送达作业"重试执行->执行失败->... ...

说明:不管执行结果如何,执行前事件都会记录事务日志;执行事件类型包括3种:BEFOREEXECUTEEXECUTEFAILUREEXECUTESUCCESS;另外,这里的"同步"不是绝对的同步执行,而是通过google-guava的EventBus发布事件后,在监听端判断是EXECUTEFAILURE事件,最多重试 syncMaxDeliveryTryTimes次;后面对 BestEffortsDeliveryListener的源码分析有介绍;这里的"异步"通过外挂实现,在后面的文章10. sharding-jdbc源码之异步送达JOB会有分析;

适用场景

  • 根据主键删除数据。
  • 更新记录永久状态,如更新通知送达状态。

使用限制

  • 使用最大努力送达型柔性事务的SQL需要满足幂等性。
  • INSERT语句要求必须包含主键,且不能是自增主键。
  • UPDATE语句要求幂等,不能是UPDATE xxx SET x=x+1
  • DELETE语句无要求。

开发示例

代码语言:javascript
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// 1\. 配置SoftTransactionConfigurationSoftTransactionConfiguration transactionConfig = new SoftTransactionConfiguration(dataSource);// 配置相关请看后面的备注transactionConfig.setXXX();// 2\. 初始化SoftTransactionManagerSoftTransactionManager transactionManager = new SoftTransactionManager(transactionConfig);transactionManager.init();// 3\. 获取BEDSoftTransactionBEDSoftTransaction transaction = (BEDSoftTransaction) transactionManager.getTransaction(SoftTransactionType.BestEffortsDelivery);// 4\. 开启事务transaction.begin(connection);// 5\. 执行JDBC/*     code here*/* // 6.关闭事务transaction.end();

备注:SoftTransactionConfiguration支持的配置以及含义请参考sharding-jdbc使用指南☞事务支持,这段开发示例的代码也摘自这里;也可参考 sharding-jdbc-transaction模块中 com.dangdang.ddframe.rdb.transaction.soft.integrate.SoftTransactionTest如何使用柔性事务,但是这里的代码需要稍作修改,否则只是普通的执行逻辑,不是sharding-jdbc的执行逻辑

代码语言:javascript
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@Testpublic void bedSoftTransactionTest() throws SQLException {    SoftTransactionManager transactionManagerFactory = new SoftTransactionManager(getSoftTransactionConfiguration(getShardingDataSource()));    // 初始化柔性事务管理器    transactionManagerFactory.init();    BEDSoftTransaction transactionManager = (BEDSoftTransaction) transactionManagerFactory.getTransaction(SoftTransactionType.BestEffortsDelivery);    transactionManager.begin(getShardingDataSource().getConnection());    // 执行INSERT SQL(DML类型),如果执行过程中异常,会在`BestEffortsDeliveryListener`中重试    insert();    transactionManager.end();}private void insert() {    String dbSchema = "insert into transaction_test(id, remark) values (2, ?)";    try (            // 将.getConnection("db_trans", SQLType.DML)移除,这样的话,得到的才是ShardingConnection             Connection conn = getShardingDataSource().getConnection();            PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement(dbSchema)) {        preparedStatement.setString(1, "JUST TEST IT .");        preparedStatement.executeUpdate();    } catch (final SQLException e) {        e.printStackTrace();    }}

核心源码分析

通过3. sharding-jdbc源码之路由&执行中对ExecutorEngine的分析可知,sharding-jdbc在执行SQL前后,分别调用 EventBusInstance.getInstance().post()提交了事件,那么调用 EventBusInstance.getInstance().register()的地方,就是柔性事务处理的地方,通过查看源码的调用关系可知,只有 SoftTransactionManager.init()调用了 EventBusInstance.getInstance().register(),所以柔性事务实现的核心在SoftTransactionManager这里;

柔性事务管理器

柔性事务实现在 SoftTransactionManager中,核心源码如下:

代码语言:javascript
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public final class SoftTransactionManager {    // 柔性事务配置对象     @Getter    private final SoftTransactionConfiguration transactionConfig;    /**     * Initialize B.A.S.E transaction manager.     * @throws SQLException SQL exception     */    public void init() throws SQLException {        // 初始化注册最大努力送达型柔性事务监听器;        EventBusInstance.getInstance().register(new BestEffortsDeliveryListener());        if (TransactionLogDataSourceType.RDB == transactionConfig.getStorageType()) {            // 如果事务日志数据源类型是关系型数据库,则创建事务日志表transaction_log            createTable();        }        // 内嵌的最大努力送达型异步JOB任务,依赖当当开源的elastic-job        if (transactionConfig.getBestEffortsDeliveryJobConfiguration().isPresent()) {            new NestedBestEffortsDeliveryJobFactory(transactionConfig).init();        }    }    // 从这里可知创建的事务日志表表名是transaction_log(所以需要保证每个库中用户没有自定义创建transaction_log表)    private void createTable() throws SQLException {        String dbSchema = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS `transaction_log` ("                + "`id` VARCHAR(40) NOT NULL, "                + "`transaction_type` VARCHAR(30) NOT NULL, "                + "`data_source` VARCHAR(255) NOT NULL, "                + "`sql` TEXT NOT NULL, "                + "`parameters` TEXT NOT NULL, "                + "`creation_time` LONG NOT NULL, "                + "`async_delivery_try_times` INT NOT NULL DEFAULT 0, "                + "PRIMARY KEY (`id`));";        try (                Connection conn = transactionConfig.getTransactionLogDataSource().getConnection();                PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement(dbSchema)) {            preparedStatement.executeUpdate();        }    }

从这段源码可知,柔性事务的几个重点如下,接下来一一根据源码进行分析;

  • 事务日志存储器;
  • 最大努力送达型事务监听器;
  • 异步送达JOB任务;

1.事务日志存储器

柔性事务日志接口类为 TransactionLogStorage.java,有两个实现类:

  1. RdbTransactionLogStorage:关系型数据库存储柔性事务日志;
  2. MemoryTransactionLogStorage:内存存储柔性事务日志;

1.1.1事务日志核心接口

TransactionLogStorage中几个重要接口在两个实现类中的实现:

  • void add(TransactionLog):Rdb实现就是把事务日志TransactionLog 插入到 transaction_log表中,Memory实现就是把事务日志保存到 ConcurrentHashMap中;
  • void remove(String id):Rdb实现就是从 transaction_log表中删除事务日志,Memory实现从 ConcurrentHashMap中删除事务日志;
  • void increaseAsyncDeliveryTryTimes(String id):异步增加送达重试次数,即TransactionLog中的asyncDeliveryTryTimes+1;Rdb实现就是update transaction_log表中 async_delivery_try_times字段加1;Memory实现就是TransactionLog中重新给asyncDeliveryTryTimes赋值 newAtomicInteger(transactionLog.getAsyncDeliveryTryTimes()).incrementAndGet()
  • findEligibleTransactionLogs(): 查询需要处理的事务日志,条件是:① 异步处理次数async_delivery_try_times小于参数最大处里次数maxDeliveryTryTimes,② transaction_type是BestEffortsDelivery,③ 系统当前时间与事务日志的创建时间差要超过参数maxDeliveryTryDelayMillis,每次最多查询参数size条;Rdb实现通过sql从transaction_log表中查询,Memory实现遍历ConcurrentHashMap匹配符合条件的TransactionLog;
  • boolean processData():Rdb实现执行TransactionLog中的sql,如果执行过程中抛出异常,那么调用increaseAsyncDeliveryTryTimes()增加送达重试次数并抛出异常,如果执行成功,删除事务日志,并返回true;Memory实现直接返回false(因为processData()的目的是执行TransactionLog中的sql,而Memory类型无法触及数据库,所以返回false)

1.1.2事务日志存储核心源码

RdbTransactionLogStorage.java实现源码:

代码语言:javascript
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public final class RdbTransactionLogStorage implements TransactionLogStorage {    private final DataSource dataSource;    @Override    public void add(final TransactionLog transactionLog) {        // 保存事务日志到rdb中的sql        String sql = "INSERT INTO `transaction_log` (`id`, `transaction_type`, `data_source`, `sql`, `parameters`, `creation_time`) VALUES (?, ?, ?, ?, ?, ?);";        try (            Connection conn = dataSource.getConnection();            PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement(sql)) {            ... ...            preparedStatement.executeUpdate();        } catch (final SQLException ex) {            throw new TransactionLogStorageException(ex);        }    }    @Override    public void remove(final String id) {        // 根据id删除事务日志的sql        String sql = "DELETE FROM `transaction_log` WHERE `id`=?;";        try (            Connection conn = dataSource.getConnection();            PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement(sql)) {            preparedStatement.setString(1, id);            preparedStatement.executeUpdate();        } catch (final SQLException ex) {            throw new TransactionLogStorageException(ex);        }    }    @Override    public List<TransactionLog> findEligibleTransactionLogs(final int size, final int maxDeliveryTryTimes, final long maxDeliveryTryDelayMillis) {        List<TransactionLog> result = new ArrayList<>(size);        // 执行该sql查询需要处理的事务日志,最多取size条;        String sql = "SELECT `id`, `transaction_type`, `data_source`, `sql`, `parameters`, `creation_time`, `async_delivery_try_times` FROM `transaction_log` WHERE `async_delivery_try_times`<? AND `transaction_type`=? AND `creation_time`<? LIMIT ?;";        try (Connection conn = dataSource.getConnection()) {            try (PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement(sql)) {                ... ...                preparedStatement.setLong(3, System.currentTimeMillis() - maxDeliveryTryDelayMillis);                ... ...            }        } catch (final SQLException ex) {            throw new TransactionLogStorageException(ex);        }        return result;    }    @Override    public void increaseAsyncDeliveryTryTimes(final String id) {        // 更新处理次数+1        String sql = "UPDATE `transaction_log` SET `async_delivery_try_times`=`async_delivery_try_times`+1 WHERE `id`=?;";        try (            ... ...        } catch (final SQLException ex) {            throw new TransactionLogStorageException(ex);        }    }    @Override    public boolean processData(final Connection connection, final TransactionLog transactionLog, final int maxDeliveryTryTimes) {        try (            Connection conn = connection;            // 执行TransactionLog中的sql            PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement(transactionLog.getSql())) {            for (int parameterIndex = 0; parameterIndex < transactionLog.getParameters().size(); parameterIndex++) {                preparedStatement.setObject(parameterIndex + 1, transactionLog.getParameters().get(parameterIndex));            }            preparedStatement.executeUpdate();        } catch (final SQLException ex) {            如果抛出异常,表示执行sql失败,那么把增加处理次数并把异常抛出去;            increaseAsyncDeliveryTryTimes(transactionLog.getId());            throw new TransactionCompensationException(ex);        }        // 如果没有抛出异常,表示执行sql成功,那么删除该事务日志;        remove(transactionLog.getId());        return true;    }}

1.1.3事务日志存储样例

id

transction_type

data_source

sql

parameters

creation_time

asyncdeliverytry_times

85c141c4-1b8f-4e54-9010-0cc661bb1864

BestEffortsDelivery

db_trans

insert into transaction_test(id, remark) values (3, ?)

["TEST BY AFEI."]

1517899200989

0

transaction_log中存储的事务日志样例:

id

transction_type

data_source

sql

parameters

creation_time

asyncdeliverytry_times

85c141c4-1b8f-4e54-9010-0cc661bb1864

BestEffortsDelivery

db_trans

insert into transaction_test(id, remark) values (3, ?)

["TEST BY AFEI."]

1517899200989

0

1.2最大努力送达型事务监听器

核心源码如下:

代码语言:javascript
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/** * Best efforts delivery B.A.S.E transaction listener. *  * @author zhangliang */@Slf4jpublic final class BestEffortsDeliveryListener {    @Subscribe    @AllowConcurrentEvents    // 从方法可知,只监听DML执行事件(DML即数据维护语言,包括INSERT, UPDATE, DELETE)    public void listen(final DMLExecutionEvent event) {        // 判断是否需要继续,判断逻辑为:事务存在,并且是BestEffortsDelivery类型事务        if (!isProcessContinuously()) {            return;        }        // 从柔性事务管理器中得到柔性事务配置        SoftTransactionConfiguration transactionConfig = SoftTransactionManager.getCurrentTransactionConfiguration().get();        // 得到配置的柔性事务存储器        TransactionLogStorage transactionLogStorage = TransactionLogStorageFactory.createTransactionLogStorage(transactionConfig.buildTransactionLogDataSource());        // 这里肯定是最大努力送达型事务(如果不是BEDSoftTransaction,isProcessContinuously()就是false)        BEDSoftTransaction bedSoftTransaction = (BEDSoftTransaction) SoftTransactionManager.getCurrentTransaction().get();        // 根据事件类型做不同处理        switch (event.getEventExecutionType()) {            case BEFORE_EXECUTE:                // 如果执行前事件,那么先保存事务日志;                //TODO for batch SQL need split to 2-level records                transactionLogStorage.add(new TransactionLog(event.getId(), bedSoftTransaction.getTransactionId(), bedSoftTransaction.getTransactionType(),                         event.getDataSource(), event.getSql(), event.getParameters(), System.currentTimeMillis(), 0));                return;            case EXECUTE_SUCCESS:                 // 如果执行成功事件,那么删除事务日志;                transactionLogStorage.remove(event.getId());                return;            case EXECUTE_FAILURE:                 boolean deliverySuccess = false;                // 如果执行成功事件,最大努力送达型最多尝试3次(可配置,SoftTransactionConfiguration中的参数syncMaxDeliveryTryTimes);                for (int i = 0; i < transactionConfig.getSyncMaxDeliveryTryTimes(); i++) {                    // 如果在该Listener中执行成功,那么返回,不需要再尝试                    if (deliverySuccess) {                        return;                    }                    boolean isNewConnection = false;                    Connection conn = null;                    PreparedStatement preparedStatement = null;                    try {                        conn = bedSoftTransaction.getConnection().getConnection(event.getDataSource(), SQLType.DML);                        // 通过执行"select 1"判断conn是否是有效的数据库连接;如果不是有效的数据库连接,释放掉并重新获取一个数据库连接;                        if (!isValidConnection(conn)) {                            bedSoftTransaction.getConnection().release(conn);                            conn = bedSoftTransaction.getConnection().getConnection(event.getDataSource(), SQLType.DML);                            isNewConnection = true;                        }                        preparedStatement = conn.prepareStatement(event.getSql());                        //TODO for batch event need split to 2-level records                        for (int parameterIndex = 0; parameterIndex < event.getParameters().size(); parameterIndex++) {                            preparedStatement.setObject(parameterIndex + 1, event.getParameters().get(parameterIndex));                        }                        // 因为只监控DML,所以调用executeUpdate()                        preparedStatement.executeUpdate();                        // executeUpdate()后能执行到这里,说明执行成功;根据id删除事务日志;                        deliverySuccess = true;                        transactionLogStorage.remove(event.getId());                    } catch (final SQLException ex) {                        // 如果sql执行有异常,那么输出error日志                        log.error(String.format("Delivery times %s error, max try times is %s", i + 1, transactionConfig.getSyncMaxDeliveryTryTimes()), ex);                    } finally {                        close(isNewConnection, conn, preparedStatement);                    }                }                return;            default:                 // 值支持三种事件类型,对于其他值,抛出异常                throw new UnsupportedOperationException(event.getEventExecutionType().toString());        }    }}

BestEffortsDeliveryListener源码总结:

  • 执行前,插入事务日志;
  • 执行成功,则删除事务日志;
  • 执行失败,则最大努力尝试 syncMaxDeliveryTryTimes次;

1.3 异步送达JOB任务

  • 部署用于存储事务日志的数据库。
  • 部署用于异步作业使用的zookeeper。
  • 配置YAML文件,参照示例文件config.yaml。
  • 下载并解压文件sharding-jdbc-transaction-async-job-$VERSION.tar,通过start.sh脚本启动异步作业。

异步送达JOB任务基于elastic-job,所以需要部署zookeeper;

END

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