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高并发项目
分布式事务SeataXAAT模式

06分布式事务

什么是分布式事务

业务场景

下单业务中，前端请求首先进入订单服务，创建订单并写入数据库。然后订单服务调用购物车服务和库存服务：

  • 购物车服务负责清理购物车信息
  • 库存服务负责扣减商品库存

下单业务流程

整个流程涉及订单服务、购物车服务、库存服务三个独立数据库。一旦其中某一步（如扣减库存时库存不足）失败，前面已成功执行的步骤（创建订单、清理购物车）无法回滚，导致订单已生成但库存未扣减的数据不一致问题，这就是典型的超卖场景。

分布式事务的定义

在分布式系统中，如果一个业务需要多个服务合作完成，而且每一个服务都有事务，多个事务必须同时成功或失败，这样的事务就是分布式事务。其中的每个服务的事务就是一个分支事务，整个业务称为全局事务。

分布式事务结构

初识 Seata

Seata 简介

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，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务，为用户打造一站式的分布式解决方案。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。

Seata 介绍

Seata 的学习路径包含：初识 Seata、部署 TC 服务、微服务集成 Seata、XA 模式、AT 模式。

Seata 学习路径

分布式事务解决思路

解决分布式事务，各个子事务之间必须能感知到彼此的事务状态，才能保证状态一致。例如订单服务下单成功、购物车清理成功，但库存服务提示库存不足，需要让所有分支事务感知到这个失败状态并统一回滚。

分布式事务解决思路

Seata 架构

Seata 事务管理中有三个重要的角色：

  • TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者：维护全局和分支事务的状态，协调全局事务提交或回滚
  • TM (Transaction Manager) - 事务管理器：定义全局事务的范围、开始全局事务、提交或回滚全局事务
  • RM (Resource Manager) - 资源管理器：管理分支事务，与 TC 交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态

TM 开启并结束全局事务，各个微服务中的 RM 负责分支事务的注册与状态报告，TC 协调全局事务的提交或回滚。

部署 TC 服务

部署 TC 服务可参考讲义《2.2.部署TC服务》。

部署 TC 服务

微服务集成 Seata

引入依赖

首先在项目中引入 Seata 依赖：

<!-- seata -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
</dependency>

配置 TC 服务地址

在 application.yml 中添加配置，让微服务找到 TC 服务地址：

seata:
  registry: # 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: 192.168.150.101:8848
      namespace: ""
      group: DEFAULT_GROUP
      application: seata-server # seata服务名称
      username: nacos
      password: nacos
  tx-service-group: hmall # 事务组名称
  service:
    vgroup-mapping: # 事务组与tc集群的映射关系
      hmall: "default"

为了避免重复配置，可以将 Seata 配置共享到 Nacos 中，由各个微服务统一拉取。

XA 模式

XA 规范

XA 规范是 X/Open 组织定义的分布式事务处理（DTP，Distributed Transaction Processing）标准，描述了全局的 TM 与局部的 RM 之间的接口，几乎所有主流的关系型数据库都对 XA 规范提供了支持。

XA 模式工作流程

Seata 的 XA 模式分为两个阶段：

一阶段的工作：

  1. RM 注册分支事务到 TC
  2. RM 执行分支业务 sql 但不提交
  3. RM 报告执行状态到 TC

二阶段的工作：

  1. TC 检测各分支事务执行状态
  2. 如果都成功，通知所有 RM 提交事务
  3. 如果有失败，通知所有 RM 回滚事务
  4. RM 接收 TC 指令，提交或回滚事务

XA 模式架构

XA 模式优缺点

优点：

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

缺点：

  • 因为一阶段需要锁定数据库资源，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

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：

步骤一：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 # 开启数据源代理的XA模式

步骤二：给发起全局事务的入口方法添加 @GlobalTransactional 注解，本例中是 OrderServiceImpl 中的 create 方法：

@Override
@GlobalTransactional
public Long createOrder(OrderFormDTO order) {
    // 创建订单 ... 略
    // 清理购物车 ... 略 
    // 扣减库存 ...略
    return order.getId();
}

步骤三：重启服务并测试

AT 模式

AT 模式原理

Seata 主推的是 AT 模式，AT 模式同样是分阶段提交的事务模型，弥补了 XA 模型中资源锁定周期过长的缺陷。

阶段一 RM 的工作：

  1. 注册分支事务
  2. 记录 undo-log（数据快照）
  3. 执行业务 sql 并提交
  4. 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

AT 模式与 XA 模式的区别

  • 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

实现 AT 模式

步骤一：添加资料中的 seata-at.sql 到微服务对应的数据库中：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log`
(
    `branch_id`     BIGINT       NOT NULL COMMENT '分支事务id',
    `xid`           VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT '全局事务id',
    `context`       VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'undo_log context,such as serialization',
    `rollback_info` LONGBLOB     NOT NULL COMMENT 'rollback info',
    `log_status`    INT(11)      NOT NULL COMMENT '0:normal status,1:defense status',
    `log_created`   DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'create datetime',
    `log_modified`  DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'modify datetime',
    UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`, `branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  AUTO_INCREMENT = 1
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4 COMMENT ='AT transaction mode undo table';

步骤二：修改 application.yml 文件，将事务模式修改为 AT 模式：

seata:
  data-source-proxy-mode: AT # 开启数据源代理的AT模式