Spring Cloud Alibaba —— 分布式事务组件

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专栏介绍

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本期介绍

主要介绍Spring Cloud Alibaba —— 分布式事务组件

随着业务的不断发展，单体架构已经无法满足我们的需求，
分布式微服务架构逐渐成为大型互联网平台的首选，但所有
使用分布式微服务架构的应用都必须面临一个十分棘手的问
题，那就是“分布式事务”问题。
在分布式微服务架构中，几乎所有业务操作都需要多个服务
协作才能完成。对于其中的某个服务而言，它的数据一致性
可以交由其自身数据库事务来保证，但从整个分布式微服务
架构来看，其全局数据的一致性却是无法保证的。
例如，用户在某电商系统下单购买了一件商品后，电商系统
会执行下 4 步：

1. 调用订单服务创建订单数据
2. 调用库存服务扣减库存
3. 调用账户服务扣减账户金额
4. 最后调用订单服务修改订单状态
   为了保证数据的正确性和一致性，我们必须保证所有这些操
   作要么全部成功，要么全部失败，否则就可能出现类似于商
   品库存已扣减，但用户账户资金尚未扣减的情况。各服务自
   身的事务特性显然是无法实现这一目标的，此时，我们可以
   通过分布式事务框架来解决这个问题。
   Seata 就是这样一个分布式事务处理框架，它是由阿里巴巴
   和蚂蚁金服共同开源的分布式事务解决方案，能够在微服务
   架构下提供高性能且简单易用的分布式事务服务。

Seata 的发展历程

阿里巴巴作为国内最早一批进行应用分布式（微服务化）改
造的企业，很早就遇到微服务架构下的分布式事务问题。
阿里巴巴对于分布式事务问题先后发布了以下解决方案：
2014 年，阿里中间件团队发布 TXC（Taobao
Transaction Constructor），为集团内应用提供分布式
事务服务。
2016 年，TXC 在经过产品化改造后，以 GTS（Global
Transaction Service） 的身份登陆阿里云，成为当时业
界唯一一款云上分布式事务产品。在阿云里的公有云、
专有云解决方案中，开始服务于众多外部客户。
2019 年起，基于 TXC 和 GTS 的技术积累，阿里中间件
团队发起了开源项目 Fescar（Fast & EaSy Commit And
Rollback, FESCAR），和社区一起建设这个分布式事务
解决方案。
2019 年 fescar 被重命名为了seata（simple
extensiable autonomous transaction
architecture）。
TXC、GTS、Fescar 以及 seata 一脉相承，为解决微服
务架构下的分布式事务问题交出了一份与众不同的答
卷。

分布式事务相关概念

分布式事务主要涉及以下概念：
事务：由一组操作构成的可靠、独立的工作单元，事务
具备 ACID 的特性，即原子性、一致性、隔离性和持久
性。
本地事务：本地事务由本地资源管理器（通常指数据库
管理系统 DBMS，例如 MySQL、Oracle 等）管理，严
格地支持 ACID 特性，高效可靠。本地事务不具备分布式
事务的处理能力，隔离的最小单位受限于资源管理器，
即本地事务只能对自己数据库的操作进行控制，对于其
他数据库的操作则无能为力。
全局事务：全局事务指的是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。
分支事务：在分布式事务中，就是一个个受全局事务管
辖和协调的本地事务。
我们可以将分布式事务理解成一个包含了若干个分支事务的
全局事务。全局事务的职责是协调其管辖的各个分支事务达
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满足 ACID 特性的本地事务。

Seata 整体工作流程

Seata 对分布式事务的协调和控制，主要是通过 XID 和 3 个
核心组件实现的。

XID

XID 是全局事务的唯一标识，它可以在服务的调用链路中传
递，绑定到服务的事务上下文中。

核心组件

Seata 定义了 3 个核心组件：
TC（Transaction Coordinator）：事务协调器，它是事
务的协调者（这里指的是 Seata 服务器），主要负责维
护全局事务和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回
滚。
TM（Transaction Manager）：事务管理器，它是事务
的发起者，负责定义全局事务的范围，并根据 TC 维护的
全局事务和分支事务状态，做出开始事务、提交事务、
回滚事务的决议。
RM（Resource Manager）：资源管理器，它是资源的
管理者（这里可以将其理解为各服务使用的数据库）。
它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。
以上三个组件相互协作，TC 以 Seata 服务器（Server）形
式独立部署，TM 和 RM 则是以 Seata Client 的形式集成在
微服务中运行，其整体工作流程如下图。

Seata 的整体工作流程如下：

1. TM 向 TC 申请开启一个全局事务，全局事务创建成功
   后，TC 会针对这个全局事务生成一个全局唯一的 XID； 2. XID 通过服务的调用链传递到其他服务; 3. RM 向 TC 注册一个分支事务，并将其纳入 XID 对应全局
   事务的管辖；
2. TM 根据 TC 收集的各个分支事务的执行结果，向 TC 发
   起全局事务提交或回滚决议；
3. TC 调度 XID 下管辖的所有分支事务完成提交或回滚操
   作。