分布式事物的解决方法

2024-03-07 21:21:39

前言：

 　　随着互联化的蔓延，各种项目都逐渐向分布式服务做转换。如今微服务已经普遍存在，本地事务已经无法满足分布式的要求，由此分布式事务问题诞生。 分布式事务被称为世界性的难题，

目前分布式事务存在两大理论依据：CAP定律 BASE理论。

数据库事物：

　　数据库事物 是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，要么完全地执行，要么完全地不执行。 事务处理可以确保除非事务性单元内的所有操作都成功完成，否则不会永久更新面向数据的资源。通过将一组相关操作组合为一个要么全部成功要么全部失败的单元，可以简化错误恢复并使应用程序更加可靠。一个逻辑工作单元要成为事务，必须满足所谓的ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）属性。事务是数据库运行中的逻辑工作单位，由DBMS中的事务管理子系统负责事务的处理

　　事物的四大特性：

　　　　原子性 ：事务必须是原子工作单元；对于其数据修改，要么全都执行，要么全都不执行。通常，与某个事务关联的操作具有共同的目标，并且是相互依赖　　　　　　　　的。如果系统只执行这些操作的一个子集，则可能会破坏事务的总体目标。原子性消除了系统处理操作子集的可能性。

　　　　一致性： 事务在完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。在相关数据库中，所有规则都必须应用于事务的修改，以保持所有数据的完整性。事务结束　　　　　　　　时，所有的内部数据结构（如 B 树索引或双向链表）都必须是正确的。某些维护一致性的责任由应用程序开发人员承担，他们必须确保应用程序已　　　　　　　　强制所有已知的完整性约束。例如，当开发用于转帐的应用程序时，应避免在转帐过程中任意移动小数点。

　　　　隔离性   ：由并发事务所作的修改必须与任何其它并发事务所作的修改隔离。事务查看数据时数据所处的状态，要么是另一并发事务修改它之前的状态，要　　　　　　　　么是另一事务修改它之后的状态，事务不会查看中间状态的数据。这称为隔离性，因为它能够重新装载起始数据，并且重播一系列事务，以使数据　　　　　　　　结束时的状态与原始事务执行的状态相同。当事务可序列化时将获得最高的隔离级别。在此级别上，从一组可并行执行的事务获得的结果与通过连　　　　　　　　续运行每个事务所获得的结果相同。由于高度隔离会限制可并行执行的事务数，所以一些应用程序降低隔离级别以换取更大的吞吐量。

　　　　持久性：事务完成之后，它对于系统的影响是永久性的。该修改即使出现致命的系统故障也将一直保持。

　　事物的隔离级别：

　　　　（read-uncommitted）:读未提交 　脏读是指在一个事务处理过程里读取了另一个未提交的事务中的数据。

　　　　

　　　　Read committed (读已提交)：不可重复读

　　　　不可重复读：　（（repaeatable-read）

　　　　　　不可重复读是指在对于数据库中的某个数据，一个事务范围内多次查询却返回了不同的数据值，这是由于在查询间隔，被另一个事　　　　　　　　　　务修改并提交了。

　　　　Serializable (串行化)：*别可以解决一切问题

　　造成的现象：

　　　　幻读，脏读，不可重复读

　　事物的传播机制：

　　　　PROPAGATION_REQUIRED – 支持当前事务，如果当前没有事务，就新建一个事务。这是最常见的选择。

　　　　PROPAGATION_SUPPORTS – 支持当前事务，如果当前没有事务，就以非事务方式执行。

　　　　PROPAGATION_MANDATORY – 支持当前事务，如果当前没有事务，就抛出异常。

　　　　PROPAGATION_REQUIRES_NEW – 新建事务，如果当前存在事务，把当前事务挂起。

　　　　PROPAGATION_NOT_SUPPORTED – 以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，就把当前事务挂起。

　　　　PROPAGATION_NEVER – 以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。

　　　　PROPAGATION_NESTED – 如果当前存在事务，则在嵌套事务内执行。如果当前没有事务，则进行与PROPAGATION_REQUIRED类似的操作

三：分布式事物

常说的分布式事物就是在分布式开发环境下造成的问题，当时一般在电商中分布式不加事物，事物对性能造成的影响特别大，可以参考lcn的性能测试报告：

分布式事物的解决方法

 

　　分布式事物造成性能的影响还是特别大的

四：分布式相关问题：

 

CAP定律

 

    这个定理的内容是指的是在一个分布式系统中、Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分区容错性），三者不可得兼。

 

一致性（C）

 

    在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（等同于所有节点访问同一份最新的数据副本）

 

可用性（A）

 

    在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求。（对数据更新具备高可用性）

 

分区容错性（P）

 

    以实际效果而言，分区相当于对通信的时限要求。系统如果不能在时限内达成数据一致性，就意味着发生了分区的情况，必须就当前操作在C和A之间做出选择。

 

BASE理论

 

    BASE是Basically Available（基本可用）、Soft state（软状态）和 Eventually consistent（最终一致性）三个短语的缩写。BASE理论是对CAP中一致性和可用性权衡的结果，其来源于对大规模互联网系统分布式实践的总结， 是基于CAP定理逐步演化而来的。BASE理论的核心思想是：即使无法做到强一致性，但每个应用都可以根据自身业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性。

 

基本可用

 

    基本可用是指分布式系统在出现不可预知故障的时候，允许损失部分可用性----注意，这绝不等价于系统不可用。比如：

 

（1）响应时间上的损失。正常情况下，一个在线搜索引擎需要在0.5秒之内返回给用户相应的查询结果，但由于出现故障，查询结果的响应时间增加了1~2秒

 

（2）系统功能上的损失：正常情况下，在一个电子商务网站上进行购物的时候，消费者几乎能够顺利完成每一笔订单，但是在一些节日大促购物高峰的时候，由于消费者的购物行为激增，为了保护购物系统的稳定性，部分消费者可能会被引导到一个降级页面

 

软状态

 

    软状态指允许系统中的数据存在中间状态，并认为该中间状态的存在不会影响系统的整体可用性，即允许系统在不同节点的数据副本之间进行数据同步的过程存在延时

 

最终一致性

 

    最终一致性强调的是所有的数据副本，在经过一段时间的同步之后，最终都能够达到一个一致的状态。因此，最终一致性的本质是需要系统保证最终数据能够达到一致，而不需要实时保证系统数据的强一致性。

 

五分布式事物的解决方案

　　目前市面上主流技术是tcc，二阶段，等方案，今天这边要使用的lcn

　　分布式事物的解决方法

 

 这个是官网截图可以清晰的看到，解决方法

六：技术整合

TX-LCN 主要有两个模块，Tx-Client(TC) Tx-Manager(TM). TC作为微服务下的依赖，TM是独立的服务。

1 tm配置启动

TM的准备环境

  1. 安装TM需要依赖的中间件： JRE1.8+, Mysql5.6+, Redis3.2+

如果需要手动编译源码， 还需要Git, Maven, JDK1.8+

  1. 创建MySQL数据库, 名称为: tx-manager

  2. 创建数据表

  3. CREATE TABLE `t_tx_exception`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `group_id` varchar(64) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `unit_id` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `mod_id` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `transaction_state` tinyint(4) NULL DEFAULT NULL,
  `registrar` tinyint(4) NULL DEFAULT NULL,
  `remark` varchar(4096) NULL DEFAULT  NULL,
  `ex_state` tinyint(4) NULL DEFAULT NULL COMMENT '0 未解决 1已解决',
  `create_time` datetime(0) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 1 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

     

TM下载与配置

  1. 从历史版本TM下载找到5.0.2.RELEASE的TM, 下载.

  2. 修改配置信息

spring.application.name=tx-manager
server.port=7970

spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.datasource.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/tx-manager?characterEncoding=UTF-8
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root

mybatis.configuration.map-underscore-to-camel-case=true
mybatis.configuration.use-generated-keys=true

#tx-lcn.logger.enabled=true
# TxManager Host Ip
#tx-lcn.manager.host=127.0.0.1
# TxClient连接请求端口
#tx-lcn.manager.port=8070
# 心跳检测时间(ms)
#tx-lcn.manager.heart-time=15000
# 分布式事务执行总时间
#tx-lcn.manager.dtx-time=30000
#参数延迟删除时间单位ms
#tx-lcn.message.netty.attr-delay-time=10000
#tx-lcn.manager.concurrent-level=128
# 开启日志
#tx-lcn.logger.enabled=true
#logging.level.com.codingapi=debug
#redis 主机
#spring.redis.host=127.0.0.1
#redis 端口
#spring.redis.port=6379
#redis 密码
#spring.redis.password=

 

  • # 给出信息都是默认值
    关于详细配置说明见TM配置

  • application.properties 加载顺序如下：
    0、命令行启动参数指定
    1、file:./config/（当前jar目录下的config目录）
    2、file:./（当前jar目录）
    3、classpath:/config/（classpath下的config目录）
    4、classpath:/（classpath根目录）
    发布的二进制可执行Jar包含一个默认配置文件（也就是4），可按需要覆盖默认配置

  • 手动编译TM，简单指引

# git clone https://github.com/codingapi/tx-lcn.git & cd txlcn-tm
# mvn clean  package '-Dmaven.test.skip=true'

target文件夹下，即为TM executable jar.

2 tc微服务模块

分布式事物的解决方法

 

pom依赖加入

 <dependency>
            <groupId>com.codingapi.txlcn</groupId>
            <artifactId>txlcn-tc</artifactId>
            <version>5.0.2.RELEASE</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.codingapi.txlcn</groupId>
            <artifactId>txlcn-txmsg-netty</artifactId>
            <version>5.0.2.RELEASE</version>
        </dependency>

TC开启分布式事务注解

在主类上使用@EnableDistributedTransaction

@SpringBootApplication
@EnableDistributedTransaction
public class DemoAApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoDubboClientApplication.class, args);
    }

}

业务a的配置方式：

@Service
public class ServiceA {
    
    @Autowired
    private ValueDao valueDao; //本地db操作
    
    @Autowired
    private ServiceB serviceB;//远程B模块业务
    
    @LcnTransaction //分布式事务注解
    @Transactional //本地事务注解
    public String execute(String value) throws BusinessException {
        // step1. call remote service B
        String result = serviceB.rpc(value);  // (1)
        // step2. local store operate. DTX commit if save success, rollback if not.
        valueDao.save(value);  // (2)
        valueDao.saveBackup(value);  // (3)
        return result + " > " + "ok-A";
    }
}

业务b的配置方式：

@Service
public class ServiceB {
    
    @Autowired
    private ValueDao valueDao; //本地db操作
    
    @LcnTransaction //分布式事务注解
    @Transactional  //本地事务注解
    public String rpc(String value) throws BusinessException {
        valueDao.save(value);  // (4)
        valueDao.saveBackup(value);  // (5)
        return "ok-B";
    }
}

TC配置信息说明

# 默认之配置为TM的本机默认端口
tx-lcn.client.manager-address=127.0.0.1:8070

 

到此就整合完毕了

 

 七核心步骤

    • 创建事务组
      是指在事务发起方开始执行业务代码之前先调用TxManager创建事务组对象，然后拿到事务标示GroupId的过程。

    • 加入事务组
      添加事务组是指参与方在执行完业务方法以后，将该模块的事务信息通知给TxManager的操作。

    • 通知事务组
      是指在发起方执行完业务代码以后，将发起方执行结果状态通知给TxManager,TxManager将根据事务最终状态和事务组的信息来通知相应的参与模块提交或回滚事务，并返回结果给事务发起方。

 

　　

 

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