分布式事务(Seata)

前言

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:61944c4f-37bc-45f6-84c5-d7b7ba04884d

在后端每个微服务都是分散和独立的，可能使用不同编程语言，使用不同的数据库，通过RPC调用完成前端用户发送的请求（任务）；

假设1个用户在1个分布式微服务架构的电商网站购物，购买了1件商品点击了下单，后台需要一组微服务协作完成下单操作；

即：订单服务创建订单—>库存服务减少库存—->用户服务减少余额；

在这3个环节执行过程中，如果其中1个微服务不可用，都无法满足当前用户下单的需求；

那如何保证用户的1次操作具备数据库事务的ACID特性呢？

这就需要分布式事务；

2000年加州理工大学伯克利分校的EricBrewer教授提出在分布式架构中应当具备3个理想的指标

• Consistency（一致性）
• Availability（可用性）
• Partition tolerance （分区容错性）

称为CAP理论；

1.一致性

指分布式架构中数据的强一致性， 即使数据分布在不同节点上，1个节点写操作之后，在另1个节点的读操作，也可以读到最新状态的数据（MySQL主从之间数据同步）。

2.可用性

指服务处在100%可用的状态，用户访问分布式集群中任意1个服务 ，即使该服务故障，用户依然能得到响应，而不是超时或拒绝。

3.分区容错

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:e5ae83e7-f485-43f0-b1af-1d5346159595

二、BASE理论

在分布式微服务架构中，各个微服务之间通过网络进行RPC调用，CAP理论中的可用性和一致性就是相互矛盾的，无法同时成立；

1.CAP理论的问题

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:f7a3098e-4d4d-416a-a265-75cfb2f0d933

假设G1和G2两个节点要想实现数据一致性，就需要通过网络传输同步数据，但网络传输数据是需要时间的；

忠和孝无法两全，如果G1更新了数据，在G1和G2节点通过网络传输同步数据的这1段时间里，G2节点是对外提供查询服务呢？还是不提供服务呢？

• G2提供服务就不满足一致性指标；
• G2阻塞用户请求，不提供服务就无法满足100%可用性指标；

以上是CAP理论存在的问题；

2.BASE理论

BASE理论是针对CAP理论存问题的1种解决方案，包含3个思想：

2.1.Basically Available （基本可用）

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:57048935-dcb3-4fb2-a0c9-02777403d2f7

2.2.Soft State（软状态）

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:c406c2fc-c8a7-45ee-89ed-ce4be726dcab

2.3.Eventually Consistent（最终一致性）

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:c60f4169-47fb-461f-a54f-35c88d22827c

三、分布式事务解决思路

分布式事务在设计之初借鉴CAP、BASE理论，有两种解决思路：

• AP模式：各子事务分别执行和提交，允许出现结果不一致，然后采用弥补措施恢复数据即可，实现最终一致。
• CP模式：各个子事务执行后互相等待，同时提交，同时回滚，达成强一致。但事务等待过程中，处于弱可用状态。

但不管是哪一种模式，想要在分布式架构中控制多个事物都需要1个事务协调者(TC)：

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:08f92ee3-df0f-4179-a0f9-89a3ed4b5616

四、初识Seata

Seata是 2019 年1 月份蚂蚁金服和阿里巴巴共同开源的分布式事务解决方案。

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:8b5040c3-71be-49d5-b259-4d82254fa58d

官网地址：http://seata.io/，其中的文档、播客中提供了大量的使用说明、源码分析。

1.Seata的架构

Seata事务管理中有3个重要的角色：

• TC (Transaction Coordinator) -事务协调者：搭建好的Seata服务器，所有的RM和TM都要想TC上报，当前分支事务执行的状态，以便于TC作出全局事务的回滚/提交操作（CEO）；
• TM (Transaction Manager) -事务管理器：代表整个业务逻辑，决定全局事务的范围和边界，从哪个环节开始全局事务？在哪个环节提交或回滚全局事务？从哪个环节结束全局事务？（经理）
• RM (Resource Manager) -资源管理器：具体执行分支事务的微服务。（员工）

Seata基于上述架构提供了四种不同的分布式事务解决方案：

• XA模式：强一致性分阶段事务模式，牺牲了一定的可用性，无业务侵入
• TCC模式：最终一致的分阶段事务模式，有业务侵入
• AT模式：最终一致的分阶段事务模式，无业务侵入，也是Seata的默认模式
• SAGA模式：长事务模式，有业务侵入

无论采用哪1种分布式事务解决方案，都需要先搭建Seata服务器，也就是事务的协调者（TC）。

2.安装Seata

2.1.Seata配置文件

使Seata服务注册到Nacos中，并指定读取Nacos中的配置文件；

registry {
  # tc服务的注册中心类，这里选择nacos，也可以是eureka、zookeeper等
  type = "nacos"

  nacos {
    # seata tc 服务注册到 nacos的服务名称，可以自定义
    application = "seata-tc-server"
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    group = "DEFAULT_GROUP"
    namespace = ""
    cluster = "SH"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
  }
}

config {
  # 读取tc服务端的配置文件的方式，这里是从nacos配置中心读取，这样如果tc是集群，可以共享配置
  type = "nacos"
  # 配置nacos地址等信息
  nacos {
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    namespace = ""
    group = "DEFAULT_GROUP"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
    dataId = "seataServer.properties"
  }
}

registry.conf

2.2. nacos添加配置

特别注意，为了让tc服务的集群可以共享配置，我们选择了nacos作为统一配置中心。

因此服务端配置文件 seataServer.properties文件需要在nacos中配好。

配置内容如下

registry {
  # tc服务的注册中心类，这里选择nacos，也可以是eureka、zookeeper等
  type = "nacos"

  nacos {
    # seata tc 服务注册到 nacos的服务名称，可以自定义
    application = "seata-tc-server"
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    group = "DEFAULT_GROUP"
    namespace = ""
    cluster = "SH"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
  }
}

config {
  # 读取tc服务端的配置文件的方式，这里是从nacos配置中心读取，这样如果tc是集群，可以共享配置
  type = "nacos"
  # 配置nacos地址等信息
  nacos {
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    namespace = ""
    group = "DEFAULT_GROUP"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
    dataId = "seataServer.properties"
  }
}

seataServer.properties

2.3.创建数据库表

TC服务在管理分布式事务时，需要记录事务相关数据到数据库中，你需要提前创建好这些表。

新建一个名为seata的数据库，seata数据库中创建branch_table和global_table两张表；

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:1fc2d458-db5a-40ea-9403-1ce8f9cb8cd6

SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

-- ----------------------------
-- 分支事务表
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS branch_table;
CREATE TABLE branch_table  (
  branch_id bigint(20) NOT NULL,
  xid varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  transaction_id bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  resource_group_id varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  resource_id varchar(256) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  branch_type varchar(8) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  status tinyint(4) NULL DEFAULT NULL,
  client_id varchar(64) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  application_data varchar(2000) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  gmt_create datetime(6) NULL DEFAULT NULL,
  gmt_modified datetime(6) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (branch_id) USING BTREE,
  INDEX idx_xid(xid) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;

-- ----------------------------
-- 全局事务表
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS global_table;
CREATE TABLE global_table  (
  xid varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  transaction_id bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  status tinyint(4) NOT NULL,
  application_id varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  transaction_service_group varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  transaction_name varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  timeout int(11) NULL DEFAULT NULL,
  begin_time bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  application_data varchar(2000) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  gmt_create datetime NULL DEFAULT NULL,
  gmt_modified datetime NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (xid) USING BTREE,
  INDEX idx_gmt_modified_status(gmt_modified, status) USING BTREE,
  INDEX idx_transaction_id(transaction_id) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

table.sql

2.4. 启动TC服务

进入bin目录，运行其中的seata-server.bat即可

2.5.测试

打开浏览器，访问nacos地址：http://localhost:8848，然后进入服务列表页面，可以看到seata-tc-server的信息：

五、微服务集成Seata

此时Seata已经注册到Nacos并可以从Nacos中读取配置信息；

我们就可以在微服务中集成使用Seata服务了；

1.引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seataartifactId>
    <exclusions>

        <exclusion>
            <artifactId>seata-spring-boot-starterartifactId>
            <groupId>io.seatagroupId>
        exclusion>
    exclusions>
dependency>
<dependency>
    <groupId>io.seatagroupId>
    <artifactId>seata-spring-boot-starterartifactId>

    <version>${seata.version}version>
dependency>

2.配置TC地址

微服务通过application.yml中配置的Nacos获取TC地址；

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: 127.0.0.1:8848 # nacos地址
      namespace: "" # namespace，默认为空
      group: DEFAULT_GROUP # 分组，默认是DEFAULT_GROUP
      application: seata-tc-server # seata服务名称
      username: nacos
      password: nacos
  tx-service-group: seata-demo # 事务组名称
  service:
    vgroup-mapping: # 事务组与cluster的映射关系
      seata-demo: SH

六、Seata的事务模式

Seata提供4种事务模式，帮我们实现分布式事务；

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:cfd0a970-361d-42e1-9602-dbbb59e6fc80

1.两阶段提交

XA是规范，目前主流数据库都实现了这种规范，实现的原理都是基于两阶段提交。

正常情况：

异常情况：

一阶段（事务预提交）：

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:9902c793-278b-4c22-91de-4eec139dee4f

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:4cbcd95f-7c14-4d85-8cab-22daf4edba28

二阶段：

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:0c1e4ed9-0700-441d-8f78-a4e74ab454fc

– 如果一阶段的分支事务全部预提交成功，则通知所有事务参与者去数据库正真提交事务
– 如果一阶1个事务参与者的预提交结果失败，则通知所有事务参与者回滚事务

2.XA模式

几乎所有主流的数据库都XA 规范提供了支持；

Seata的XA模式是利用数据库底层事务二阶段提交的特性，封装了二阶段提交操作方法；

2.2.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：

• TC检测各分支事务执行状态 a.如果都成功，通知所有RM提交事务 b.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

2.3.优缺点

XA模式的优点是什么？

• 事务的强一致性，满足ACID原则。
  [TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:d02e5fc7-adb2-46ca-849c-cce7b2105442
  [En]

  [TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:7fe846f0-117f-49f3-92d7-473ccf1e7b7e

XA模式的缺点是什么？

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:c42c19df-0f67-451a-a810-03a086eae5cc

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:c3f2b988-228e-4323-88d8-87393a471005

2.4.实现XA模式

Seata的starter已经完成了XA模式的自动装配，实现非常简单，步骤如下：

2.4.1.修改application.yml文件

每个参与事务的微服务都需要开启XA模式：

seata:
  data-source-proxy-mode: XA

2.4.2.添加注解

给发起全局事务的入口方法添加@GlobalTransactional注解

@Override
    @Transactional
    //给发起全局事务的入口方法添加@GlobalTransactional注解:
    @GlobalTransactional
    public Long create(Order order) {
        // 创建订单
        orderMapper.insert(order);
        try {
            // 扣用户余额
            accountClient.deduct(order.getUserId(), order.getMoney());
            // 扣库存
            storageClient.deduct(order.getCommodityCode(), order.getCount());

        } catch (FeignException e) {
            log.error("下单失败，原因:{}", e.contentUTF8(), e);
            throw new RuntimeException(e.contentUTF8(), e);
        }
        return order.getId();
    }

2.4.3. 重启服务并测试

重启order-service，再次测试，发现无论怎样，3个微服务都能成功回滚。

3.AT模式

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。

AT模式就是模仿了数据库底层XA二阶段提交机制，把改功能抽离出来在Seata中再实现，这样可以使Seata支持更多数据库的分布式事务操作；

阶段一RM的工作：

• 注册分支事务
• 记录undo-log（数据快照以保证事务提交失败之后可以回滚）
• 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

3.1.AT与XA的区别

简述AT模式与XA模式最大的区别是什么？

• 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

3.2.脏写问题

在多线程并发访问AT模式的分布式事务时，有可能出现脏写问题，如图：

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:74378926-707a-4707-a69b-67acb09388cc

在释放DB锁之前，先拿到全局锁。避免同一时刻有另外一个事务来操作当前数据。

3.3. 优缺点

AT模式的优点：

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:e6fecfa5-3f1f-44bf-96ca-a8e632f859c2

* 利用全局锁实现读写隔离
[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:56a9e4f9-54c1-4217-af2a-f8d276453043

AT模式的缺点：

[TencentCloudSDKException] code:FailedOperation.ServiceIsolate message:service is stopped due to arrears, please recharge your account in Tencent Cloud requestId:753b7897-4107-4d74-9ac7-c69c400938a3

* 框架的快照功能会影响性能，但比XA模式要好很多

3.4. 实现AT模式

3.4.1.导入数据库表，记录全局锁

CREATE TABLE lock_table  (
  row_key varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  xid varchar(96) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  transaction_id bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  branch_id bigint(20) NOT NULL,
  resource_id varchar(256) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  table_name varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  pk varchar(36) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  gmt_create datetime NULL DEFAULT NULL,
  gmt_modified datetime NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (row_key) USING BTREE,
  INDEX idx_branch_id(branch_id) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;

lock_table.sql

Original: https://www.cnblogs.com/sss4/p/16458980.html
Author: Martin8866
Title: 分布式事务(Seata)