《SpringCloud Alibaba 微服务架构》专题(二十三)-Seat工作原理

《SpringCloud Alibaba 微服务架构》专题(二十三)-Seat工作原理

文章目录

​​1.背景​​​​2.分布式事务规范​​

​​2.1.分布式事务相关概念​​​​2.2. 分布式事务实现规范​​

​​2.2.1. XA​​

​​2.2.2. 柔性事务的最终一致性​​

​​3.分布式事务规范​​

​​3.1. 系统组成​​​​3.2.工作模式​​​​3.2.1. AT（Auto Transaction）​​​​3.2.2. TCC​​​​3.2.3. XA模式​​​​3.3. Seata 各模式对比​​

​​4.AT 模式核心实现​​

​​4.1.事务协调器的启动​​​​4.2.事务管理器的启动​​​​4.3.资源管理器的启动​​​​4.4.全局事务的工作流程​​​​4.5.成功的全局事务处理流程​​​​4.6.成功的全局事务处理流程​​​​4.7.写隔离实现​​​​4.8.读隔离实现​​

​​5.总结​​

1.背景

随着业务发展，单体系统逐渐无法满足业务的需求，分布式架构逐渐成为大型互联网平台首选。伴随而来的问题是，本地事务方案已经无法满足，分布式事务相关规范和框架应运而生。

在这种情况下，大型厂商根据分布式事务实现规范，实现了不同的分布式框架，以简化业务开发者处理分布式事务相关工作，让开发者专注于核心业务开发。

Seata就是这么一个分布式事务处理框架，Seata是由阿里开源，前身为Fescar，经过品牌升级变身Seata。

2.分布式事务规范

2.1.分布式事务相关概念

事务： 一个程序执行单元，是用户定义的一组操作序列，需要满足ACID属性。本地事务：事务由本地资源管理器管理。分布式事务：事务的操作位于不同的节点。分支事务：在分布式事务中，由资源管理器管理的本地事务。全局事务：一次性操作多个资源管理器完成的事务，由一组分支事务组成。

2.2. 分布式事务实现规范

对于本地事务，可以借助DBMS系统来实现事务的管理，但是对于分布式事务，它就无能为力了。对于分布式事务，目前主要有2种思路：XA协议的强一致规范以及柔性事务的最终一致性规范。

2.2.1. XA

XA是基于2阶段提交协议设计的接口标准，实现了XA规范的资源管理器就可以参与XA全局事务。应用承担事务管理器TM工作，数据库承担资源管理器RM工作，TM生成全局事务id，控制RM的提交和回滚。

2.2.2. 柔性事务的最终一致性

该规范主要有3种实现方式，TCC、MQ事务消息、本地消息表。（还存在其他一些不常用实现方式如Saga）。

TCC：try/confirm/cancel，在try阶段锁定资源，confirm阶段进行提交，资源锁定失败执行cancel阶段释放资源。

3.分布式事务规范

3.1. 系统组成

Seata有三个核心组件：

Transaction Coordinator(TC，事务协调器)—— 维护全局事务和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。Transaction Manager(TM，事务管理器) —— 定义全局事务的范围，开始事务、提交事务、回滚事务。Resource Manager(RM，资源管理器)：—— 管理分支事务上的资源，向TC注册分支事务，汇报分支事务状态，驱动分支事务的提交或回滚。

3.2.工作模式

Seata 支持四种工作模式：

3.2.1. AT（Auto Transaction）

AT模式是Seata默认的工作模式。需要基于支持本地 ACID 事务的关系型数据库，Java 应用，通过 JDBC 访问数据库

整体机制

该模式是XA协议的演变，XA协议是基于资源管理器实现，而AT并不是如此。AT的2个阶段分别是：

一阶段：业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交，释放本地锁和连接资源。二阶段：提交异步化，非常快速地完成；回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿。

优点：对代码无侵入；并发度高，本地锁在一阶段就会释放；不需要数据库对XA协议的支持。缺点：只能用在支持ACID的关系型数据库；SQL解析还不能支持全部语法。

3.2.2. TCC

特点

优点：一阶段提交本地事务，无锁，高性能；事件驱动架构，参与者可异步执行，高吞吐；补偿服务易于实现。缺点：不保证隔离性。

3.2.3. XA模式

XA是基于二阶段提交设计的接口标准。对于支持XA的资源管理器，借助Seata框架的XA模式，会使XA方案更简单易用。使用前提：需要分支数据库支持XA 事务，应用为 Java应用，且使用JDBC访问数据库。

整体机制

在 Seata 定义的分布式事务框架内，利用事务资源（数据库、消息服务等）对 XA 协议的支持，以 XA 协议的机制来管理分支事务的一种 事务模式。

执行阶段：业务sql在XA分支中执行，由分支事务的RM管理器管理，然后执行XA prepare。完成阶段：TM根据各个分支执行结果通过TC通知各个分支执行XA commit或者XA rollback。

优点：继承了XA协议的优势，事务具有强一致性。 缺点：同样继承了XA协议的劣势，由于分支事务长时间开启，并发度低。

3.3. Seata 各模式对比

4.AT 模式核心实现

鉴于Seata支持的模式较多，而其默认的模式是AT，为节省篇幅，以下围绕AT模式分析其相关的核心模块实现。

4.1.事务协调器的启动

4.2.事务管理器的启动

4.3.资源管理器的启动

RM（资源管理器）集成在应用中启动，负责管理分支事务上的资源，向TC注册分支事务，汇报分支事务状态，驱动分支事务的提交或回滚。 RM所在的应用中除了需要跟TM一样配置GlobalTransactionScanner以启动RMClient，还需要配置DataSourceProxy，以实现对数据源访问代理。该数据源代理实现了sql的解析 → 生成undo-log → 业务sql和undo-log一并本地提交等操作。

4.4.全局事务的工作流程

下面以一个简单的例子来说明全局事务的工作原理：

BusinessService：发起购买服务StorageService：库存管理服务

购买操作实现在businessService.purchase中，purchase方法实现上通过GlobalTransaction注解，通过Dubbo服务，调用了库存服务deduct方法方法，样例如下：

@GlobalTransactional(timeoutMills = 300000, name = "dubbo-demo-tx")public void purchase(String userId, String commodityCode, int orderCount) { storageService.deduct(commodityCode, orderCount); // throw new RuntimeException("xxx");}

4.5.成功的全局事务处理流程

4.6.成功的全局事务处理流程

4.7.写隔离实现

4.8.读隔离实现

在数据库本地隔离级别为读已提交或以上的基础上，Seata提供了读未提交，这个很好理解，全局事务提交前分支事务本地已经提交。如果想要实现读已提交，则需要在select语句上加for update。

5.总结

Seata是Java领域很强大的分布式事务框架，其支持了多种模式。其中默认支持的AT模式，相比于传统的2PC协议（基于数据库的XA协议），很好地解决了2PC长期锁资源的问题，提高了并发度。Seata支持的各个模式中，AT模式对业务零入侵实现分布式事务，对于开发者更加友好。另外Seata的Server在选择合适的存储介质时可以进行集群模式，减少单点故障影响。

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