微服务系列文章之 seata 事务模式

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了微服务系列文章之 seata 事务模式。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

XA模式

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。

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:

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异常情况:

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一阶段:

  • 事务协调者通知每个事物参与者(分支事务)执行本地事务
  • 本地事务执行完成后报告事务执行状态给事务协调者,此时事务不提交,继续持有数据库锁(行锁)

二阶段:

  • 事务协调者基于一阶段的报告来判断下一步操作
    • 如果一阶段都成功,则通知所有事务参与者,提交事务
    • 如果一阶段任意一个参与者失败,则通知所有事务参与者回滚事务

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:

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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

优缺点

XA模式的优点是什么?

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

XA模式的缺点是什么?

  • 因为一阶段需要锁定数据库资源(行锁),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(redis不支持)

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:

1)修改application.yml文件(每个参与事务的微服务),开启XA模式:

seata:
  data-source-proxy-mode: XA

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2)给发起全局事务的入口方法添加@GlobalTransactional注解:
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3)重启服务并测试

重启order-service,再次测试,发现无论怎样,三个微服务都能成功回滚。

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。

Seata的AT模型

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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(不存在行锁)
  • 报告事务状态

阶段二提交(成功)时RM的工作:

  • 删除undo-log即可

阶段二回滚(失败)时RM的工作:

  • 根据undo-log恢复数据到更新前

流程梳理

例如,一个分支业务的SQL是这样的:update tb_account set money = money - 10 where id = 1

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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

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:

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解决思路就是引入了Seata全局锁的概念。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。

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优缺点

AT模式的优点:

  • 一阶段完成直接提交事务,释放数据库资源,性能比较好
  • 利用全局锁实现读写隔离
  • 没有代码侵入,框架自动完成回滚和提交

AT模式的缺点:

  • 两阶段之间属于软状态,属于最终一致
  • 框架的快照功能会影响性能,但比XA模式要好很多

实现AT模式

AT模式中的快照生成、回滚等动作都是由框架自动完成,没有任何代码侵入,因此实现非常简单。

只不过,AT模式需要一个表来记录全局锁、另一张表来记录数据快照undo_log。

导入数据库表

seata-tc-server内部记录全局锁,每个微服务中需要存undo_log

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修改application.yml文件

将事务模式修改为AT模式即可:

seata:
  data-source-proxy-mode: AT # 默认就是AT
重启服务并测试

TCC模式

TCC模式与AT模式非常相似,每阶段都是独立事务,不同的是TCC通过人工编码来实现数据恢复。需要实现三个方法:

  • Try:资源的检测和预留;
  • Confirm:完成资源操作业务;要求 Try 成功 Confirm 一定要能成功。
  • Cancel:预留资源释放,可以理解为try的反向操作。

TCC模式原理

举例,一个扣减用户余额的业务。假设账户A原来余额是100,需要余额扣减30元。

阶段一( Try ):检查余额是否充足,如果充足则冻结金额增加30元,可用余额扣除30

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阶段二(Confirm):假如要提交(Confirm),则冻结金额扣减30

  • 确认可以提交,不过之前可用金额已经扣减过了,这里只要清除冻结金额就好了:

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阶段二(Canncel):如果要回滚(Cancel),则冻结金额扣减30,可用余额增加30

  • 需要回滚,那么就要释放冻结金额,恢复可用金额:

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Seata的TCC模型

Seata中的TCC模型依然延续之前的事务架构,如图:

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优缺点

TCC模式的每个阶段是做什么的?

  • Try:资源检查和预留
  • Confirm:业务执行和提交
  • Cancel:预留资源的释放

TCC的优点是什么?

  • 一阶段完成直接提交事务,释放数据库资源,性能好
  • 相比AT模型,无需生成快照,无需使用全局锁,性能最强
  • 不依赖数据库事务,而是依赖补偿操作,可以用于非事务型数据库(redis)

TCC的缺点是什么?

  • 有代码侵入,需要人为编写try、Confirm和Cancel接口,太麻烦
  • 软状态,事务是最终一致
  • 需要考虑Confirm和Cancel的失败情况,做好幂等处理(发一次请求执行结果,跟发10请求执行结果要求一致)

业务悬挂和空回滚

空回滚

当某分支事务的try阶段阻塞时,可能导致全局事务超时而触发二阶段的cancel操作。

在未执行try操作时先执行了cancel操作,这时cancel不能做回滚,就是空回滚。

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执行cancel操作时,应当判断try是否已经执行,如果尚未执行,则应该空回滚。

业务悬挂

对于已经空回滚的业务,之前被阻塞的try操作恢复,继续执行try,就永远不可能confirm或cancel ,事务一直处于中间状态,这就是业务悬挂。

执行try操作时,应当判断cancel是否已经执行过了,如果已经执行,应当阻止空回滚后的try操作,避免悬挂

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实现TCC模式

业务分析

为了实现空回滚、防止业务悬挂,以及幂等性要求。我们必须在数据库记录冻结金额的同时,记录当前事务id和执行状态,为此我们设计了一张表:

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准备TCC环境

1)创建表

CREATE TABLE `tb_account_freeze`  (
  `xid` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `user_id` int(11) NOT NULL,
  `freeze_money` int(11) UNSIGNED NULL DEFAULT 0,
  `state` int(1) NULL DEFAULT NULL COMMENT '事务状态,0:try,1:confirm,2:cancel',  
  PRIMARY KEY (`xid`) USING BTREE
);

2)创建实体

@Data
@TableName("tb_account_freeze")
public class AccountFreeze {
    @TableId(type = IdType.INPUT)
    private String xid;
    private Integer userId;
    private Integer freezeMoney;
    private Integer state;

    public static abstract class State {
        public final static int TRY = 0;
        public final static int CONFIRM = 1;
        public final static int CANCEL = 2;
    }
}

3)AccountFreezeMapper

public interface AccountFreezeMapper extends BaseMapper<AccountFreeze> {
}
声明TCC接口
@LocalTCC
public interface AccountTCCService {

    /**
     *  一阶段:try 预留
     *  @TwoPhaseBusinessAction 定义 try confirm cancel 方法名
     */
    @TwoPhaseBusinessAction(name = "deduct", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void deduct(@BusinessActionContextParameter(paramName = "userId") Integer userId,
                @BusinessActionContextParameter(paramName = "money") Integer money);

    /**
     *  二阶段:confirm 提交
     * @param ctx 可以获得 @BusinessActionContextParameter参数和xid
     * 
     */
    Boolean confirm(BusinessActionContext ctx);

    /**
     * 二阶段:cancel 回滚
     * @param ctx 可以获得 @BusinessActionContextParameter参数和xid
     *  
     */
    Boolean cancel(BusinessActionContext ctx);
}
实现TCC接口
package com.heima.account.service.impl;

import com.heima.account.entity.AccountFreeze;
import com.heima.account.mapper.AccountFreezeMapper;
import com.heima.account.mapper.AccountMapper;
import com.heima.account.service.AccountTCCService;
import com.sun.org.apache.regexp.internal.RE;
import io.seata.core.context.RootContext;
import io.seata.rm.tcc.api.BusinessActionContext;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

@Service
public class AccountTCCServiceImpl implements AccountTCCService {

    @Autowired
    private AccountMapper accountMapper;

    @Autowired
    private AccountFreezeMapper freezeMapper;

    @Override
    public void deduct(Integer userId, Integer money) {
        // 0.获取事务id
        String xid = RootContext.getXID();
        // 解决业务悬挂
        AccountFreeze oldFreeze = freezeMapper.selectById(xid);
        if (oldFreeze != null) {
            return;
        }
        // 1.扣除可用余额
        accountMapper.deduct(userId, money);
        // 2.记录冻结金额,事务状态
        AccountFreeze freeze = new AccountFreeze();
        freeze.setXid(xid);
        freeze.setUserId(userId);
        freeze.setFreezeMoney(money);
        freeze.setState(AccountFreeze.State.TRY);
        freezeMapper.insert(freeze);

    }

    @Override
    public boolean confirm(BusinessActionContext ctx) {
        // 1.获取xid
        String xid = ctx.getXid();
        // 2.删除冻结记录
        int count = freezeMapper.deleteById(xid);
        return count == 1;
    }

    @Override
    @Transactional
    public boolean cancel(BusinessActionContext ctx) {
        // 1.查询冻结记录
        String xid = ctx.getXid();
        AccountFreeze freeze = freezeMapper.selectById(xid);

        // 解决空回滚
        if (freeze == null) {
            int userId = Integer.parseInt(ctx.getActionContext("userId").toString());
            freeze = new AccountFreeze();
            freeze.setXid(xid);
            freeze.setUserId(userId);
            freeze.setFreezeMoney(0);
            freeze.setState(AccountFreeze.State.CANCEL);
            freezeMapper.insert(freeze);
            return true;
        }

        // 解决幂等性
        if (freeze.getState() == AccountFreeze.State.CANCEL) {
            return true;
        }

        // 2.恢复账户金额
        accountMapper.refund(freeze.getUserId(), freeze.getFreezeMoney());
        // 3.更新冻结记录
        freeze.setFreezeMoney(0);
        freeze.setState(AccountFreeze.State.CANCEL);
        int count = freezeMapper.updateById(freeze);
        return count == 1;
    }
}
修改Controller

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重启测试

SAGA模式(了解)

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案。也分为两个阶段:

  • 一阶段:直接提交本地事务
  • 二阶段:成功则什么都不做;失败则通过编写补偿业务来回滚

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Saga模式优点:

  • 事务参与者可以基于事件驱动实现异步调用,吞吐高
  • 一阶段直接提交事务,无锁,性能好
  • 不用编写TCC中的三个阶段,实现简单

缺点:

  • 软状态持续时间不确定,时效性差
  • 没有锁,没有事务隔离,会有脏写

四种模式对比

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到了这里,关于微服务系列文章之 seata 事务模式的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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