Spring Cloud Alibaba（六、分布式事务Seata）

Seata 是什么

Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 将为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。

什么是分布式事务问题

1. 单体应用
   单体应用中，一个业务操作需要调用三个模块完成，此时数据的一致性由本地事务来保证。

   
   
   单体应用单一数据库使用本地事务

2. 微服务应用
   随着业务需求的变化，单体应用被拆分成微服务应用，原来的三个模块被拆分成三个独立的应用，分别使用独立的数据源，业务操作需要调用三个服务来完成。此时每个服务内部的数据一致性由本地事务来保证，但是全局的数据一致性问题没法保证。

   
   
   微服务多数据源

总结：
在微服务架构中由于全局数据一致性没法保证产生的问题就是分布式事务问题。简单来说，一次业务操作需要操作多个数据源或需要进行远程调用，就会产生分布式事务问题。

分布式事务处理过程的三个组件

Transaction Coordinator (TC)： 事务协调器，维护全局事务的运行状态，负责协调并驱动全局事务的提交或回滚；可以理解为Seata。
Transaction Manager (TM)： 控制全局事务的边界，负责开启一个全局事务，并最终发起全局提交或全局回滚的决议；可以理解为@GlobalTransaction注解。
Resource Manager (RM)： 控制分支事务，负责分支注册、状态汇报，并接收事务协调器的指令，驱动分支（本地）事务的提交和回滚。可以理解为MySQL数据库。

分布式事务执行过程

1. 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. XID 在微服务调用链路的上下文中传播；
3. RM 向 TC 注册分支事务，将其纳入 XID 对应全局事务的管辖；
4. TM 向 TC 发起针对 XID 的全局提交或回滚决议；

5. TC 调度 XID 下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求。
   分布式事务执行过程

四种事务模式

Seata 目标打造一站式的分布事务的解决方案，最终会提供四种事务模式：

• AT 模式：参见《Seata AT 模式》文档
• TCC 模式：参见《Seata TCC 模式》文档
• Saga 模式：参见《SEATA Saga 模式》文档
• XA 模式：正在开发中...
  目前使用的流行度情况是：AT > TCC > Saga。因此，我们在学习 Seata 的时候，可以花更多精力在 AT 模式上，最好搞懂背后的实现原理，毕竟分布式事务涉及到数据的正确性，出问题需要快速排查定位并解决。

AT 模式

前提

1. 基于支持本地 ACID 事务的关系型数据库。
2. Java 应用，通过 JDBC 访问数据库。

整体机制

1. 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。
2. 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。

工作机制

以一个示例来说明整个 AT 分支的工作过程。

业务表：product

Field	Type	Key
id	bigint(20)	PRI
name	varchar(100)
since	varchar(100)

AT 分支事务的业务逻辑：
update product set name = 'GTS' where name = 'TXC';

一阶段

过程：

1. 解析 SQL：得到 SQL 的类型（UPDATE），表（product），条件（where name = 'TXC'）等相关的信息。
2. 查询前镜像：根据解析得到的条件信息，生成查询语句，定位数据。
   select id, name, since from product where name = 'TXC';
3. 得到前镜像：

id	name	since
1	TXC	2014

4. 执行业务 SQL：更新这条记录的 name 为 'GTS'。
5. 查询后镜像：根据前镜像的结果，通过主键定位数据。
   select id, name, since from product where id = 1;`
6. 得到后镜像：

id	name	since
1	GTS	2014

7. 插入回滚日志：把前后镜像数据以及业务 SQL 相关的信息组成一条回滚日志记录，插入到 UNDO_LOG 表中。

{
    "branchId": 641789253,
    "undoItems": [{
        "afterImage": {
            "rows": [{
                "fields": [{
                    "name": "id",
                    "type": 4,
                    "value": 1
                }, {
                    "name": "name",
                    "type": 12,
                    "value": "GTS"
                }, {
                    "name": "since",
                    "type": 12,
                    "value": "2014"
                }]
            }],
            "tableName": "product"
        },
        "beforeImage": {
            "rows": [{
                "fields": [{
                    "name": "id",
                    "type": 4,
                    "value": 1
                }, {
                    "name": "name",
                    "type": 12,
                    "value": "TXC"
                }, {
                    "name": "since",
                    "type": 12,
                    "value": "2014"
                }]
            }],
            "tableName": "product"
        },
        "sqlType": "UPDATE"
    }],
    "xid": "xid:xxx"
}

8. 提交前，向 TC 注册分支：申请 product 表中，主键值等于 1 的记录的 全局锁 。
9. 本地事务提交：业务数据的更新和前面步骤中生成的 UNDO LOG 一并提交。
10. 将本地事务提交的结果上报给 TC。

二阶段-回滚

1. 收到 TC 的分支回滚请求，开启一个本地事务，执行如下操作。
2. 通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。
3. 数据校验：拿 UNDO LOG 中的后镜与当前数据进行比较，如果有不同，说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改。这种情况，需要根据配置策略来做处理，详细的说明在另外的文档中介绍。
4. 根据 UNDO LOG 中的前镜像和业务 SQL 的相关信息生成并执行回滚的语句：
   update product set name = 'TXC' where id = 1;
5. 提交本地事务。并把本地事务的执行结果（即分支事务回滚的结果）上报给 TC。

二阶段-提交

1. 收到 TC 的分支提交请求，把请求放入一个异步任务的队列中，马上返回提交成功的结果给 TC。
2. 异步任务阶段的分支提交请求将异步和批量地删除相应 UNDO LOG 记录。

延伸阅读：

1. Spring Cloud Alibaba (6.1 Seata部署)

2. Spring Cloud Alibaba (6.2 Seata 纯 Spring Boot AT 模式 + 多数据源)

3. Spring Cloud Alibaba (6.3 Seata 纯 Spring Boot AT 模式 + HttpClient 远程调用）