分布式事务——Seata概念及使用

分布式事务——Seata

1 Seata概念及术语

Seata是由Alibaba开源的一个用于解决分布式事务问题的框架

Seata官网地址
Seata是由1+3组成：
1:Transaction ID【XID】：全局唯一的事务ID
3：三个组件，TC（事务协调器）、TM（事务管理器）、RM（资源管理器）

1.1 TC、TM、RM关系

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。

班主任老师向授课老师传达上课请求，并且开启一个直播，直播链接就是XID

2. XID在微服务调用链路的上下文传播

老师和同学在互相传播直播链接(XID)

3. RM向TC注册分支事务，将其纳入XID对应全局事务的管辖

同学们加入直播，受到直播老师的管辖

4. TM向TC发起针对XID的全局提交或回滚决议

班主任老师，发现上课的人已经来齐了，给直播老师说"可以开始上课"

6. TC调度XID下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求

直播过程中，不认真听讲，玩手机的，直接踢出会议

1.2 本地启动Seata

①下载SeataServer:seata-server-0.9.0.zip

此处我使用0.9.0版本做示范，其他版本大同小异
GitHub下载地址：https://github.com/seata/seata/releases

②下载完成之后，将默认配置文件备份，然后修改配置文件

修改file.conf：

1. 将service的tx_group修改为自己的，名字随便起
   

下面是我的配置

service {
  #vgroup->rgroup
  vgroup_mapping.zi_tx_group = "default" # 修改为自己的
  #only support single node
  default.grouplist = "127.0.0.1:8091"
  #degrade current not support
  enableDegrade = false
  #disable
  disable = false
  #unit ms,s,m,h,d represents milliseconds, seconds, minutes, hours, days, default permanent
  max.commit.retry.timeout = "-1"
  max.rollback.retry.timeout = "-1"
}

2. 将file.conf的store模块的模式修改为db
   
3. 将file.conf模块的db修改为自己的
   
   因为我使用的是mysql8，所以driver-class-name添加了cj，并且在url上设置了时区

  ## database store
  db {
    ## the implement of javax.sql.DataSource, such as DruidDataSource(druid)/BasicDataSource(dbcp) etc.
    datasource = "dbcp"
    ## mysql/oracle/h2/oceanbase etc.
    db-type = "mysql"
    driver-class-name = "com.mysql.cj.jdbc.Driver"
    url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?serverTimezone=UTC"
    user = "root"
    password = "123456"
    min-conn = 1
    max-conn = 3
    global.table = "global_table"
    branch.table = "branch_table"
    lock-table = "lock_table"
    query-limit = 100
  }

4. 备份包registry.conf之后，修改文件内容，我们将注册中心改为nacos
   
   ③修改lib目录下，将mysql驱动改为8.0以上版本的【jar包可以自己通过maven下载】

因为我是mysql8，所以采用8的驱动，如果大家不是的话，可以不用修改，并且前面file.conf里面数据库配置的驱动类也不用修改

添加之后，删除原来默认的5的jar包

④建立seata数据库，执行SQL文件

-- the table to store GlobalSession data
drop table if exists `global_table`;
create table `global_table` (
  `xid` varchar(128)  not null,
  `transaction_id` bigint,
  `status` tinyint not null,
  `application_id` varchar(32),
  `transaction_service_group` varchar(32),
  `transaction_name` varchar(128),
  `timeout` int,
  `begin_time` bigint,
  `application_data` varchar(2000),
  `gmt_create` datetime,
  `gmt_modified` datetime,
  primary key (`xid`),
  key `idx_gmt_modified_status` (`gmt_modified`, `status`),
  key `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
);

-- the table to store BranchSession data
drop table if exists `branch_table`;
create table `branch_table` (
  `branch_id` bigint not null,
  `xid` varchar(128) not null,
  `transaction_id` bigint ,
  `resource_group_id` varchar(32),
  `resource_id` varchar(256) ,
  `lock_key` varchar(128) ,
  `branch_type` varchar(8) ,
  `status` tinyint,
  `client_id` varchar(64),
  `application_data` varchar(2000),
  `gmt_create` datetime,
  `gmt_modified` datetime,
  primary key (`branch_id`),
  key `idx_xid` (`xid`)
);

-- the table to store lock data
drop table if exists `lock_table`;
create table `lock_table` (
  `row_key` varchar(128) not null,
  `xid` varchar(96),
  `transaction_id` long ,
  `branch_id` long,
  `resource_id` varchar(256) ,
  `table_name` varchar(32) ,
  `pk` varchar(36) ,
  `gmt_create` datetime ,
  `gmt_modified` datetime,
  primary key(`row_key`)
);

⑤启动本地nacos【如果本地没有下载的话，自行下载启动即可】
⑥双击bin目录下的seata-server.bat

表明启动成功

2 在微服务中应用Seata

项目说明：

此处演示Seata使用，我们会创建三个服务，一个订单服务，一个库存服务，一个账户服务

• 当用户下单时候，会在订单服务中创建一个订单，然后通过远程调用库存服务来扣减下单商品的库存，
• 再通过远程调用账户服务来扣减用户账户里面的余额，
• 最后在订单服务中修改订单状态为已完成。

该操作跨越三个数据库，有两次远程调用（RPC），因此会涉及到分布式事务问题

业务需求：下订单 - 减库存 - 扣余额 - 改（订单）状态

2.1 项目准备

①建库建表语句【项目中使用到的】
seata_order库及表：

CREATE DATABASE seata_order;
USE seata_order;
CREATE TABLE t_order(
    id BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY ,
    user_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
    product_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
    count INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '数量',
    money DECIMAL(11,0) DEFAULT NULL COMMENT '金额',
    status INT(1) DEFAULT NULL COMMENT '订单状态：0创建中，1已完结'
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 CHARSET=utf8;

seata_storage库及表：

CREATE DATABASE seata_storage;
USE seata_storage;
CREATE TABLE t_storage(
    id BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY ,
    product_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
    total INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '总库存',
    used INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '已用库存',
    residue INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '剩余库存'
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 CHARSET=utf8;
INSERT INTO t_storage(id, product_id, total, used, residue) VALUES(1,1,100,0,100);

seata_account库及表：

CREATE DATABASE seata_account;
USE seata_account;
CREATE TABLE t_account(
    id BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY ,
    user_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
    total DECIMAL(10,0) DEFAULT NULL COMMENT '总额度',
    used DECIMAL(10,0) DEFAULT NULL COMMENT '已用额度',
    residue DECIMAL(10,0) DEFAULT 0 COMMENT '剩余可用额度'
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 CHARSET=utf8;
INSERT INTO t_account(id, user_id, total, used, residue) VALUES(1,1,1000,0,1000);

②为所有数据库创建undo_log表，因为会涉及到事务回滚，方便记录

seata、seata_account、seata_order、seata_storage分别创建undo_log表

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;

2.2 order-service模块创建

2.3 order-account模块创建

2.4 order-storage模块创建

这几个模块的代码这里我就不贴出来了，我将代码提交到了gitee上
Gitee代码地址

注意：下载下来的是我手动添加了异常的代码，如果想要演示正常状态，去掉AccountServiceImpl中的
"TimeUnit.SECONDS.sleep(20);"即可	

如果在测试过程中遇到什么问题了，欢迎提问

2.5 测试（正常情况）

①数据库状态

• seata_account中的t_account表：
  

用户的user_id为1，用户总金额为1000，剩余金额为1000

• seata_order中的t_order表：
  

订单表中初始没有任何数据

• seata_storage中的t_storage表：
  

产品的product_id为1，产品总数量为100，剩余库存为100

②发起请求【此时没有设置异常】
在浏览器中输入：
http://localhost:2001/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100

表明创建订单，用户id为1，产品id为1，订单中产品数量为10，花了100元

浏览器结果：

库存表（t_storage）:

订单表（t_order）:

账户表（t_account）：

2.6 测试（模拟异常与使用Seata）

①模拟异常

模拟Feign超时异常，在AccountServiceImpl中添加超时异常：

@Service
public class AccountServiceImpl implements AccountService {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccountServiceImpl.class);

    @Autowired
    private AccountDao accountDao;

    /**
     * 扣减账户余额
     * @param userId
     * @param money
     */
    @Override
    public void decrease(Long userId, BigDecimal money) {
        logger.info("---->account-service扣减账户余额");
        //模拟超时异常，全局事务回滚
        //暂停几秒钟线程
        try{
            TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
            accountDao.decrease(userId, money);
            logger.info("----->account-service扣减账户余额结束");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

再用浏览器发送一次请求:
http://localhost:2001/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100
可以看到服务器报错：

此时数据库状态：

可以看到下面的订单表，订单状态为0，表明订单未完成

查看库存表与账户表：

此时发现库存和账户都更改了，也就是库存减了，钱扣了，但是订单却没有完成，这显然是不合理的
注意：并且由于feign的重试机制，库存和账户可能都会扣减多次

②使用Seata中的@GlobalTransactional注解解决

@GlobalTransactional只需要在我们的业务方法上添加即可，这样就可以保证全局事务一致

1. 我们在seata-order-service模块中的orderServiceIml的create方法添加Seata注解

    //创建订单：调用库存服务扣减库存 - 调用账户服务扣减账户余额 - 修改订单状态
    @GlobalTransactional
    @Override
    public void create(Order order) {
        log.info("----->开始新建订单");
        //1 新建订单
        orderDao.createOrder(order);
        //2 扣减库存
        log.info("----->调用storageService,扣减count");
        storageService.decrease(order.getProductId(), order.getCount());
        log.info("----->扣减count结束");
        //3 扣减账户
        log.info("----->调用storageService,扣减money");
        accountService.decrease(order.getUserId(), order.getMoney());
        log.info("----->扣减money结束");

        //4 修改订单状态，从0-1，代表订单完成
        log.info("----->修改订单状态");
        orderDao.updateOrder(order.getUserId(), 0);
        log.info("----->修改订单状态结束");

    }

2. 重启服务，重新测试

• 查看服务器，依然报超时异常，此时查看数据库
• 可以发现订单表中没有新增订单，依然是前两次的数据，并且库存表与账户表也没有扣减，表明在发生异常的时候，事务进行了回滚
  

3 Seata原理

3.1 测试效果

默认Seata使用的是AT模式
其他模式：TCC、Saga、XA模式
官网地址

我们之前在seata数据库中生成了以下几张表：

并且在另外三个数据库中seata_order、seata_account、seata_storage中生成了对应的undo_log
那么，这些表是干什么用的呢？
①我们首先将AccountServiceImpl中的睡眠代码注释掉，然后在AccountServiceImpl中打一个断点，所有服务debug启动，在浏览器中输入：
http://localhost:2001/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100
然后，让断点停止在那个位置，此时访问数据库

②查看数据库状态

1. seata数据库：

• branch_table:
  

xid:全局事务id
resource_id:对应另外三个业务数据库
branch_type:AT

• global_table:
  
• lock_table:
  

2. seata_account:

• undo_log:
  

3. seata_order：

• undo_log:
  

4. seata_storage:

• undo_log:
  

3.2 解释

AT模式对业务无入侵：

• 一阶段加载
• 二阶段提交
• 三阶段回滚

保存原快照before image - 执行业务SQL - 保存新快照 after image
"Spring的AOP"

过程：业务SQL - 解析SQL语义 - 提取表元数据 - 【保存原快照before image - 执行业务SQL - 保存新快照 after image - 生成行锁】 - 提交业务SQL、undo/redo log、行锁
【1】前置SQL：before image

前置SQL：select age from t where id = 1; //结果：age=22

前置SQL查询出来之前的age为22
【2】业务SQL

业务SQL：update t set age = 28 where id = 1;

业务SQL修改年龄为28
【3】后置SQL：after image

后置SQL：select age form t where id = 1; //结果：age = 28

【4】假如此时业务出现了异常，需要回滚，则反向update，将age从28改为之前的22

所有的操作都记录在一张表中

注意：如果此时反向update的时候发现age不是28了（脏写），则会转为人工处理【类比CAS，乐观锁】