Album++：分布式事务专辑- Seata 解决方案

2024-01-06 16:32:10

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：↓ ↓ ↓

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：↓ ↓ ↓

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：↓ ↓ ↓

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。

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：

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 ↑ ↑ ↑

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

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

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：

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]

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 ↓ ↓ ↓

回滚流程回滚流程省略前的RM注册过程 ↓ ↓ ↓

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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