Album++:分布式事务专辑- Seata 解决方案

Seata 解决方案:↓ ↓ ↓

Seata是由阿里中间件团队发起的开源项目 Fescar,后更名为Seata,它是一个是开源的分布式事务框架。

传统2PC的问题在Seata中得到了解决,它通过对本地关系数据库的分支事务的协调来驱动完成全局事务,是工作 在应用层的中间件。

主要优点是性能较好,且不长时间占用连接资源,它以高效并且对业务0侵入的方式解决微服 务场景下面临的分布式事务问题,它目前提供AT模式(即2PC)及TCC模式的分布式事务解决方案。

Seata的设计思想如下:

Seata的设计目标其一是对业务无侵入,因此从业务无侵入的2PC方案着手,在传统2PC的基础上演进,并解决 2PC方案面临的问题。

Seata把一个分布式事务理解成一个包含了若干分支事务的全局事务。

全局事务的职责是协调其下管辖的分支事务 达成一致,要么一起成功提交,要么一起失败回滚。

此外,通常分支事务本身就是一个关系数据库的本地事务,

下图是全局事务与分支事务的 关系图↓ ↓ ↓

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与 传统2PC 的模型类似,Seata定义了3个组件来协议分布式事务的处理过程:↓ ↓ ↓

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Transaction Coordinator (TC): 事务协调器,它是独立的中间件,需要独立部署运行,它维护全局事务的运 行状态,接收TM指令发起全局事务的提交与回滚,负责与RM通信协调各各分支事务的提交或回滚。

Transaction Manager (TM): 事务管理器,TM需要嵌入应用程序中工作,它负责开启一个全局事务,并最终 向TC发起全局提交或全局回滚的指令。

Resource Manager (RM): 控制分支事务,负责分支注册、状态汇报,并接收事务协调器TC的指令,驱动分 支(本地)事务的提交和回滚。

还拿新用户注册送积分举例Seata的分布式事务过程↓ ↓ ↓

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具体的执行流程如下:

1. 用户服务的 TM 向 TC 申请开启一个全局事务,全局事务创建成功并生成一个全局唯一的XID。

2. 用户服务的 RM 向 TC 注册 分支事务,该分支事务在用户服务执行新增用户逻辑,并将其纳入 XID 对应全局 事务的管辖。

3. 用户服务执行分支事务,向用户表插入一条记录。

4. 逻辑执行到远程调用积分服务时(XID 在微服务调用链路的上下文中传播)。积分服务的RM 向 TC 注册分支事 务,该分支事务执行增加积分的逻辑,并将其纳入 XID 对应全局事务的管辖。

5. 积分服务执行分支事务,向积分记录表插入一条记录,执行完毕后,返回用户服务。

6. 用户服务分支事务执行完毕。

7. TM 向 TC 发起针对 XID 的全局提交或回滚决议。

8. TC 调度 XID 下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求。

Seata 实现 2PC 与传统2PC的差别:

架构层次方面,传统2PC方案的 RM 实际上是在数据库层,RM 本质上就是数据库自身,通过 XA 协议实现,而 Seata的 RM 是以jar包的形式作为中间件层部署在应用程序这一侧的。

两阶段提交方面,传统2PC无论第二阶段的决议是commit还是rollback,事务性资源的锁都要保持到Phase2完成 才释放。

而Seata的做法是在Phase1 就将本地事务提交,这样就可以省去Phase2持锁的时间,整体提高效率。

seata实现 2PC 事务 ↓ ↓ ↓

业务说明:

  本示例通过Seata中间件实现分布式事务,模拟三个账户的转账交易过程。

两个账户在三个不同的银行(张三在bank1、李四在bank2),bank1和bank2是两个个微服务。

交易过程是,张三 给李四转账指定金额。 上述交易步骤,要么一起成功,要么一起失败,必须是一个整体性的事务。

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程序组成部分

本示例程序组成部分如下:

   数据库:MySQL-5.7.25 包括bank1和bank2两个数据库。

  JDK:64位jdk1.8.0_201

  微服务框架:spring-boot-2.1.3、spring-cloud-Greenwich.RELEASE

  seata客户端(RM、TM):spring-cloud-alibaba-seata-2.1.0.RELEASE

  seata服务端(TC):seata-server-0.7.1

  微服务及数据库的关系:

    dtx/dtx-seata-demo/seata-demo-bank1银行1,操作张三账户,连接数据库bank1

    dtx/dtx-seata-demo/seata-demo-bank2银行2,操作李四账户,连接数据库bank2

  服务注册中心:dtx/discover-server

下载seata服务器: https://github.com/seata/seata/releases/download/v0.7.1/seata-server-0.7.1.zip
启动方式: /bin/seata-server.bat-p8888-mfile
注:其中8888为服务端口号;file为启动模式,这里指seata服务将采用文件的方式存储信息。

本示例程序技术架构如下:

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交互流程如下:

1、请求bank1进行转账,传入转账金额。

2、bank1减少转账金额,调用bank2,传入转账金额。

传送门 >>> 资料下载

创建数据库 导入数据库脚本:

bank1.sql、bank2.sql

包括如下数据库:↓ ↓ ↓

bank1 库,包含张三账户

CREATE DATABASE `bank1` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';
DROP TABLE IF EXISTS `account_info`; 
CREATE TABLE `account_info` ( `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `account_name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '户 主姓名', `account_no` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '银行 卡号', `account_password` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户密码', `account_balance` double NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户余额', PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic; INSERT INTO `account_info` VALUES (2, '张三的账户', '1', '', 10000);

bank2库,包含李四账户

CREATE DATABASE `bank2` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';
CREATE TABLE `account_info` ( `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `account_name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '户 主姓名', `account_no` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '银行 卡号', `account_password` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户密码', `account_balance` double NULL DEFAULT NULL COMMENT '帐户余额', PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic; INSERT INTO `account_info` VALUES (3, '李四的账户', '2', NULL, 0);

分别在bank1、bank2库中创建undo_log表,此表为seata框架使用:

CREATE TABLE `undo_log` ( `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `branch_id` bigint(20) NOT NULL, `xid` varchar(100) NOT NULL, `context` varchar(128) NOT NULL, `rollback_info` longblob NOT NULL, `log_status` int(11) NOT NULL, `log_created` datetime NOT NULL, `log_modified` datetime NOT NULL, `ext` varchar(100) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

启动TC(事务协调器):下载方式 ↑ ↑ 

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 如上图出现“Server started...”的字样则表示启动成功。

discover-server:

discover-server是服务注册中心,测试工程将自己注册至discover-server。 

discover-server基于Eureka实现。

导入案例工程 dtx-seata-demo

dtx-seata-demo是seata的测试工程,根据业务需求需要创建两个dtx-seata-demo工程。

(1)导入dtx-seata-demo 导入:资料\基础代码\dtx-seata-demo到父工程dtx下。

两个测试工程如下:

dtx/dtx-seata-demo/dtx-seata-demo-bank1 ,操作张三账户,连接数据库bank1

dtx/dtx-seata-demo/dtx-seata-demo-bank2 ,操作李四账户,连接数据库bank2

父工程maven依赖说明:

在dtx父工程中指定了SpringBoot和SpringCloud版本

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 在dtx-seata-demo父工程中指定了spring-cloud-alibaba-dependencies的版本

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 配置seata

在src/main/resource中,新增registry.conf、file.conf文件,内容可拷贝seata-server-0.7.1中的配置文件子。

在registry.conf中registry.type 使用 file:

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 在file.conf中更改service.vgroup_mapping.[springcloud服务名]-fescar-service-group = "default",并修改 service.default.grouplist =[seata服务端地址]

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 关于vgroup_mapping的配置:

vgroup_mapping.事务分组服务名=Seata Server集群名称(默认名称为default)

default.grouplist = Seata Server集群地址

在 org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-alibaba-seata 的 org.springframework.cloud.alibaba.seata.GlobalTransactionAutoConfiguration 类中,

默认会使用 ${spring.application.name}-fescar-service-group 作为事务分组服务名注册到 Seata Server上,如果和 file.conf 中的配置不一致,

会提示 no available server to connect 错误 也可以通过配置 spring.cloud.alibaba.seata.tx-service-group 修改后缀,但是必须和 file.conf 中的配置保持 一致。 

  创建代理数据源 :

新增DatabaseConfiguration.java,Seata的RM通过DataSourceProxy才能在业务代码的事务提交时,通过这个切 入点,与TC进行通信交互、记录undo_log等。

@Configuration 
public class DatabaseConfiguration { @Bean @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.ds0") public DruidDataSource ds0() { DruidDataSource druidDataSource = new DruidDataSource(); return druidDataSource; } @Primary @Bean public DataSource dataSource(DruidDataSource ds0) { DataSourceProxy pds0 = new DataSourceProxy(ds0); return pds0; } }

 Seata执行流程:

正常提交流程 ↓ ↓ ↓

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 回滚流程 回滚流程省略前的RM注册过程 ↓ ↓ ↓

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 说明:

1、每个RM使用DataSourceProxy连接数据库,其目的是使用ConnectionProxy,使用数据源和数据连接代理的目 的就是在第一阶段将undo_log和业务数据放在一个本地事务提交,这样就保存了只要有业务操作就一定有 undo_log。

2、在第一阶段undo_log中存放了数据修改前和修改后的值,为事务回滚作好准备,所以第一阶段完成就已经将分 支事务提交,也就释放了锁资源。

3、TM开启全局事务开始,将XID全局事务id放在事务上下文中,通过feign调用也将XID传入下游分支事务,每个 分支事务将自己的Branch ID分支事务ID与XID关联。

4、第二阶段全局事务提交,TC会通知各各分支参与者提交分支事务,在第一阶段就已经提交了分支事务,这里各 各参与者只需要删除undo_log即可,并且可以异步执行,第二阶段很快可以完成。

5、第二阶段全局事务回滚,TC会通知各各分支参与者回滚分支事务,通过 XID 和 Branch ID 找到相应的回滚日 志,通过回滚日志生成反向的 SQL 并执行,以完成分支事务回滚到之前的状态,如果回滚失败则会重试回滚操 作。

测试场景:

1、张三向李四转账成功。

2、李四事务失败,张三事务回滚成功。

3、张三事务失败,李四事务回滚成功。

4、分支事务超时测试。

小结

本节讲解了传统2PC(基于数据库XA协议)和Seata实现2PC的两种2PC方案,由于Seata的0侵入性并且解决了传 统2PC长期锁资源的问题,所以推荐采用Seata实现2PC。

Seata实现2PC要点:

1、全局事务开始使用 @GlobalTransactional标识 。

2、每个本地事务方案仍然使用@Transactional标识。

3、每个数据都需要创建undo_log表,此表是seata保证本地事务一致性的关键

 

Face your past without regret. Handle your present with confidence.Prepare for future without fear. keep the faith and drop the fear.

面对过去无怨无悔,把握现在充满信心,备战未来无所畏惧。保持信念,克服恐惧!一点一滴的积累,一点一滴的沉淀,学技术需要不断的积淀!

 

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