分布式事务：解决方案之2PC理论
现在我们了解了《分布式事务：三个概念》和《分布式事务：两个理论》，以这些为基础。针对不同的分布式场景，业界常见的有四大解决方案：2PC、TCC、可靠消息最终一致性、最大努力通知。今天我们先说说2PC这个解决方案。
1. 什么是2PC
2PC即两阶段提交协议，是将整个事务流程分为两个阶段：准备阶段（Prepare phase）、提交阶段（commit
phase），2是指两个阶段，P是指准备阶段，C是指提交阶段。
整个事务过程由 事务管理器（TM：Transaction Manager） 和 事务参与者（Resource Manager） 组成，事务管理器负责决策整个分布式事务的提交和回滚，事务事务参与者负责自己本地事务的提交和回滚。
两个阶段：
（1）准备阶段：TM给每个RM发送Prepare消息，每个RM在本地执行事务，并写Undo/Redo日志，此时本地事务没有提交。
（2）提交阶段：TM收到每个RM的执行失败或者超时消息时，直接给每个RM发送回滚（Rollback）消息；否则，发送提交（Commit）消息。每个RM根据消息执行提交或者回滚事务，并释放事务处理中使用的锁资源。注意：必须在最后阶段释放锁资源。
2. 解决方案
2.1 XA方案
2PC的传统方案是在数据库层面实现的，如Oracle、MySQL都支持2PC协议，为了统一标准减少行业内不必要的对
接成本，需要制定标准化的处理模型及接口标准，国际开放标准组织Open Group定义了分布式事务处理模型
DTP（Distributed Transaction Processing Reference Model）。
下面新用户注册送积分为例来说明：
执行流程如下：
（1）应用程序（AP）持有用户库和积分库两个数据源。
（2）应用程序（AP）通过TM通知用户库RM新增用户，同时通知积分库RM为该用户新增积分，RM此时并未提交事务，此时用户和积分资源锁定。
（3）TM收到执行回复，只要有一方失败则分别向其他RM发起回滚事务，回滚完毕，资源锁释放。
（4）TM收到执行回复，全部成功，此时向所有RM发起提交事务，提交完毕，资源锁释放。
2.1.1 DTP模型
DTP模型定义如下角色：
- AP(Application Program)：即应用程序，可以理解为使用DTP分布式事务的程序。
- RM(Resource Manager)：资源管理器，可以理解为事务的参与者，一般情况下是指一个数据库实例，通过资源管理器对该数据库进行控制，资源管理器控制着分支事务。
- TM(Transaction Manager)：事务管理器，负责协调和管理事务，事务管理器控制着全局事务，管理事务生命周期，并协调各个RM。全局事务是指分布式事务处理环境中，需要操作多个数据库共同完成一个工作，这个工作即是一个全局事务。
DTP模型定义TM和RM之间通讯的接口规范叫XA，简单理解为数据库提供的2PC接口协议，因此基于数据库的XA协议来实现2PC又称为XA方案。
以上三个角色之间的交互方式如下：
（1）TM向AP提供 应用程序编程接口，AP通过TM提交及回滚事务。
（2）TM交易中间件通过XA接口来通知RM数据库事务的开始、结束以及提交、回滚等。
2.1.2 总结：
整个2PC的事务流程涉及到三个角色AP、RM、TM。AP指的是使用2PC分布式事务的应用程序；RM指的是资源管理器，它控制着分支事务；TM指的是事务管理器，它控制着整个全局事务。
（1）在准备阶段RM执行实际的业务操作，但不提交事务，资源锁定；
（2）在提交阶段TM会接受RM在准备阶段的执行回复，只要有任一个RM执行失败，TM会通知所有RM执行回滚操作，否则，TM将会通知所有RM提交该事务。提交阶段结束资源锁释放。
因此我们得出XA方案存在以下问题：
（1）需要本地数据库支持XA协议。
（2）资源锁需要等到两个阶段结束才释放，性能较差。
2.2 Seata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（资源被锁定，直到最后阶段才释放，性能差）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。
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通信协调各个分支事务的提交或回滚。
- Transaction Manager ™： 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。
下面还是以新用户注册送积分为例来说明：
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。
2.2.1 与传统2PC的差别
（1）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。
（2）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。
