《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式

前言

本章节介绍微服务分布式项目中,使用的事务框架seata。
官网:http://seata.io/zh-cn/
springcloud-nacos-seata:https://github.com/seata/seata-samples/tree/master/springcloud-nacos-seata

1、概念

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。
《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式_第1张图片

  • TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者
    维护全局和分支事务的状态,驱动全局事务提交或回滚。
  • TM (Transaction Manager) - 事务管理器
    定义全局事务的范围:开始全局事务、提交或回滚全局事务。
  • RM (Resource Manager) - 资源管理器
    管理分支事务处理的资源,与TC交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态,并驱动分支事务提交或回滚。

2、AT模式

2.1、应用前提

  • 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。
  • 文件操作与关系型数据库操作

2.2、两阶段提交概念

  • 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。

2.3、写隔离

  • 一阶段本地事务提交前,需要确保先拿到 全局锁 。
  • 拿不到 全局锁 ,不能提交本地事务。
  • 拿 全局锁 的尝试被限制在一定范围内,超出范围将放弃,并回滚本地事务,释放本地锁
    《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式_第2张图片

两个全局事务 tx1 和 tx2,分别对 a 表的 m 字段进行更新操作,m 的初始值 1000。
tx1 先开始,开启本地事务,拿到本地锁,更新操作 m = 1000 - 100 = 900。本地事务提交前,先拿到该记录的 全局锁 ,本地提交释放本地锁。 tx2 后开始,开启本地事务,拿到本地锁,更新操作 m = 900 - 100 = 800。本地事务提交前,尝试拿该记录的 全局锁 ,tx1 全局提交前,该记录的全局锁被 tx1 持有,tx2 需要重试等待 全局锁 。

tx1 二阶段全局提交,释放 全局锁 。tx2 拿到 全局锁 提交本地事务。
《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式_第3张图片
如果 tx1 的二阶段全局回滚,则 tx1 需要重新获取该数据的本地锁,进行反向补偿的更新操作,实现分支的回滚。

此时,如果 tx2 仍在等待该数据的 全局锁,同时持有本地锁,则 tx1 的分支回滚会失败。分支的回滚会一直重试,直到 tx2 的 全局锁 等锁超时,放弃 全局锁 并回滚本地事务释放本地锁,tx1 的分支回滚最终成功。
因为整个过程 全局锁 在 tx1 结束前一直是被 tx1 持有的,所以不会发生 脏写 的问题。

2.4、读隔离

在数据库本地事务隔离级别 读已提交(Read Committed) 或以上的基础上,Seata(AT 模式)的默认全局隔离级别是 读未提交(Read Uncommitted)。

如果应用在特定场景下,必需要求全局的 读已提交 ,目前 Seata 的方式是通过 SELECT FOR UPDATE 语句的代理。
《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式_第4张图片
SELECT FOR UPDATE 语句的执行会申请 全局锁 ,如果 全局锁 被其他事务持有,则释放本地锁(回滚 SELECT FOR UPDATE 语句的本地执行)并重试。这个过程中,查询是被 block 住的,直到 全局锁 拿到,即读取的相关数据是 已提交 的,才返回。

出于总体性能上的考虑,Seata 目前的方案并没有对所有 SELECT 语句都进行代理,仅针对 FOR UPDATE 的 SELECT 语句。

2.5、AT模式工作过程的案例

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';

2.5.1、一阶段

过程:

解析 SQL:得到 SQL 的类型(UPDATE),表(product),条件(where name = ‘TXC’)等相关的信息。
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';

得到前镜像:

id name since
1 TXC 2014

执行业务 SQL:更新这条记录的 name 为 ‘GTS’。
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;

得到后镜像:

id name since
1 GTS 2014

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"
}

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 。

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。

将本地事务提交的结果上报给 TC。

2.5.2、 二阶段-回滚

收到 TC 的分支回滚请求,开启一个本地事务,执行如下操作。

通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。

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。

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;

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。

2.5.3、二阶段-提交

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。

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。

3、spring cloud 与seata整合

《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式_第5张图片

3.1、seata配置

下载地址:https://github.com/seata/seata/releases/download/v1.4.2/seata-server-1.4.2.zip
解压到D盘

3.1.1、修改配置文件

3.1.1.1、conf/file.conf 修改成db模式

## transaction log store, only used in seata-server
store {
  ## store mode: file、db、redis
  mode = "db"
  ## rsa decryption public key
  publicKey = ""
  ## file store property
  file {
    ## store location dir
    dir = "sessionStore"
    # branch session size , if exceeded first try compress lockkey, still exceeded throws exceptions
    maxBranchSessionSize = 16384
    # globe session size , if exceeded throws exceptions
    maxGlobalSessionSize = 512
    # file buffer size , if exceeded allocate new buffer
    fileWriteBufferCacheSize = 16384
    # when recover batch read size
    sessionReloadReadSize = 100
    # async, sync
    flushDiskMode = async
  }

  ## database store property
  db {
    ## the implement of javax.sql.DataSource, such as DruidDataSource(druid)/BasicDataSource(dbcp)/HikariDataSource(hikari) etc.
    datasource = "druid"
    ## mysql/oracle/postgresql/h2/oceanbase etc.
    dbType = "mysql"
    driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver"
    ## if using mysql to store the data, recommend add rewriteBatchedStatements=true in jdbc connection param
    url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?rewriteBatchedStatements=true"
    user = "root"
    password = "root"
    minConn = 5
    maxConn = 100
    globalTable = "global_table"
    branchTable = "branch_table"
    lockTable = "lock_table"
    queryLimit = 100
    maxWait = 5000
  }

  ## redis store property
  redis {
    ## redis mode: single、sentinel
    mode = "single"
    ## single mode property
    single {
      host = "127.0.0.1"
      port = "6379"
    }
    ## sentinel mode property
    sentinel {
      masterName = ""
      ## such as "10.28.235.65:26379,10.28.235.65:26380,10.28.235.65:26381"
      sentinelHosts = ""
    }
    password = ""
    database = "0"
    minConn = 1
    maxConn = 10
    maxTotal = 100
    queryLimit = 100
  }
}

3.1.1.2、conf/registry.conf

registry {
  # file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
  type = "nacos"

  nacos {
    application = "seata-server"
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    group = "SEATA_GROUP"
    namespace = "1ff3782d-b62d-402f-8bc4-ebcf40254d0a"
    cluster = "default"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
  }
  eureka {
    serviceUrl = "http://localhost:8761/eureka"
    application = "default"
    weight = "1"
  }
  redis {
    serverAddr = "localhost:6379"
    db = 0
    password = ""
    cluster = "default"
    timeout = 0
  }
  zk {
    cluster = "default"
    serverAddr = "127.0.0.1:2181"
    sessionTimeout = 6000
    connectTimeout = 2000
    username = ""
    password = ""
  }
  consul {
    cluster = "default"
    serverAddr = "127.0.0.1:8500"
    aclToken = ""
  }
  etcd3 {
    cluster = "default"
    serverAddr = "http://localhost:2379"
  }
  sofa {
    serverAddr = "127.0.0.1:9603"
    application = "default"
    region = "DEFAULT_ZONE"
    datacenter = "DefaultDataCenter"
    cluster = "default"
    group = "SEATA_GROUP"
    addressWaitTime = "3000"
  }
  file {
    name = "file.conf"
  }
}

config {
  # file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3
  type = "file"

  nacos {
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    namespace = ""
    group = "SEATA_GROUP"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
    dataId = "seataServer.properties"
  }
  consul {
    serverAddr = "127.0.0.1:8500"
    aclToken = ""
  }
  apollo {
    appId = "seata-server"
    ## apolloConfigService will cover apolloMeta
    apolloMeta = "http://192.168.1.204:8801"
    apolloConfigService = "http://192.168.1.204:8080"
    namespace = "application"
    apolloAccesskeySecret = ""
    cluster = "seata"
  }
  zk {
    serverAddr = "127.0.0.1:2181"
    sessionTimeout = 6000
    connectTimeout = 2000
    username = ""
    password = ""
    nodePath = "/seata/seata.properties"
  }
  etcd3 {
    serverAddr = "http://localhost:2379"
  }
  file {
    name = "file.conf"
  }
}

注意:nacos命名空间namespace定义成自己的。

3.1.1.3、下载config.tex

https://github.com/seata/seata/tree/develop/script/config-center/config.text 保存到seata根目录,文件名config.txt

#For details about configuration items, see https://seata.io/zh-cn/docs/user/configurations.html
#Transport configuration, for client and server
transport.type=TCP
transport.server=NIO
transport.heartbeat=true
transport.enableTmClientBatchSendRequest=false
transport.enableRmClientBatchSendRequest=true
transport.enableTcServerBatchSendResponse=false
transport.rpcRmRequestTimeout=30000
transport.rpcTmRequestTimeout=30000
transport.rpcTcRequestTimeout=30000
transport.threadFactory.bossThreadPrefix=NettyBoss
transport.threadFactory.workerThreadPrefix=NettyServerNIOWorker
transport.threadFactory.serverExecutorThreadPrefix=NettyServerBizHandler
transport.threadFactory.shareBossWorker=false
transport.threadFactory.clientSelectorThreadPrefix=NettyClientSelector
transport.threadFactory.clientSelectorThreadSize=1
transport.threadFactory.clientWorkerThreadPrefix=NettyClientWorkerThread
transport.threadFactory.bossThreadSize=1
transport.threadFactory.workerThreadSize=default
transport.shutdown.wait=3
transport.serialization=seata
transport.compressor=none
#Transaction routing rules configuration, only for the client
service.vgroupMapping.default_tx_group=default
#If you use a registry, you can ignore it
service.default.grouplist=127.0.0.1:8091
service.enableDegrade=false
service.disableGlobalTransaction=false
#Transaction rule configuration, only for the client
client.rm.asyncCommitBufferLimit=10000
client.rm.lock.retryInterval=10
client.rm.lock.retryTimes=30
client.rm.lock.retryPolicyBranchRollbackOnConflict=true
client.rm.reportRetryCount=5
client.rm.tableMetaCheckEnable=true
client.rm.tableMetaCheckerInterval=60000
client.rm.sqlParserType=druid
client.rm.reportSuccessEnable=false
client.rm.sagaBranchRegisterEnable=false
client.rm.sagaJsonParser=fastjson
client.rm.tccActionInterceptorOrder=-2147482648
client.tm.commitRetryCount=5
client.tm.rollbackRetryCount=5
client.tm.defaultGlobalTransactionTimeout=60000
client.tm.degradeCheck=false
client.tm.degradeCheckAllowTimes=10
client.tm.degradeCheckPeriod=2000
client.tm.interceptorOrder=-2147482648
client.undo.dataValidation=true
client.undo.logSerialization=jackson
client.undo.onlyCareUpdateColumns=true
server.undo.logSaveDays=7
server.undo.logDeletePeriod=86400000
client.undo.logTable=undo_log
client.undo.compress.enable=true
client.undo.compress.type=zip
client.undo.compress.threshold=64k
#For TCC transaction mode
tcc.fence.logTableName=tcc_fence_log
tcc.fence.cleanPeriod=1h
#Log rule configuration, for client and server
log.exceptionRate=100
#Transaction storage configuration, only for the server. The file, db, and redis configuration values are optional.
store.mode=db
store.lock.mode=db
store.session.mode=db
#Used for password encryption
store.publicKey=
#If store.mode,store.lock.mode,store.session.mode are not equal to file, you can remove the configuration block.
store.file.dir=file_store/data
store.file.maxBranchSessionSize=16384
store.file.maxGlobalSessionSize=512
store.file.fileWriteBufferCacheSize=16384
store.file.flushDiskMode=async
store.file.sessionReloadReadSize=100
#These configurations are required if the store mode is db. If store.mode,store.lock.mode,store.session.mode are not equal to db, you can remove the configuration block.
store.db.datasource=druid
store.db.dbType=mysql
store.db.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
store.db.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?useUnicode=true&rewriteBatchedStatements=true
store.db.user=root
store.db.password=root
store.db.minConn=5
store.db.maxConn=30
store.db.globalTable=global_table
store.db.branchTable=branch_table
store.db.distributedLockTable=distributed_lock
store.db.queryLimit=100
store.db.lockTable=lock_table
store.db.maxWait=5000
#These configurations are required if the store mode is redis. If store.mode,store.lock.mode,store.session.mode are not equal to redis, you can remove the configuration block.
store.redis.mode=single
store.redis.single.host=127.0.0.1
store.redis.single.port=6379
store.redis.sentinel.masterName=
store.redis.sentinel.sentinelHosts=
store.redis.maxConn=10
store.redis.minConn=1
store.redis.maxTotal=100
store.redis.database=0
store.redis.password=
store.redis.queryLimit=100
#Transaction rule configuration, only for the server
server.recovery.committingRetryPeriod=1000
server.recovery.asynCommittingRetryPeriod=1000
server.recovery.rollbackingRetryPeriod=1000
server.recovery.timeoutRetryPeriod=1000
server.maxCommitRetryTimeout=-1
server.maxRollbackRetryTimeout=-1
server.rollbackRetryTimeoutUnlockEnable=false
server.distributedLockExpireTime=10000
server.xaerNotaRetryTimeout=60000
server.session.branchAsyncQueueSize=5000
server.session.enableBranchAsyncRemove=false
server.enableParallelRequestHandle=false
#Metrics configuration, only for the server
metrics.enabled=false
metrics.registryType=compact
metrics.exporterList=prometheus
metrics.exporterPrometheusPort=9898

3.1.1.4、下载nacos-config.sh到conf

然后执行命令:sh nacos-config.sh -h localhost -p 8848 -g SEATA_GROUP -t 1ff3782d-b62d-402f-8bc4-ebcf40254d0a -u nacos -w nacos
把seata配置同步到nacos
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3.1.2、导入数据库

创建数据库:create database seata;
然后执行以下的脚本。
https://github.com/seata/seata/blob/2.x/script/server/db/mysql.sql
global_table: 全局事务表,每当有一个全局事务发起后,就会在该表中记录全局事务的ID
branch_table: 分支事务表,记录每一个分支事务的 ID,分支事务操作的哪个数据库等信息
lock_table: 全局锁

3.1.3、启动seata server

D:\seata\seata-server-1.4.2\bin\seata-server.bat

3.2、用例

用户购买商品的业务逻辑。整个业务逻辑由3个微服务提供支持:

  • 仓储服务:对给定的商品扣除仓储数量。
  • 订单服务:根据采购需求创建订单。
  • 帐户服务:从用户帐户中扣除余额。
    《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式_第7张图片
    解决方案:
    《微服务实战》 第二十九章 分布式事务框架seata AT模式_第8张图片

3.2.1、项目配置

3.2.1.1、创建四个服务

order-service(对应order数据库)
account-service(对应account数据库)
storage-service(对应storage数据库)
business-service

3.2.1.2、每个业务数据库增加回滚表

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;

3.2.1.3、执行业务表脚本

USE storage;
DROP TABLE IF EXISTS `storage_tbl`;
CREATE TABLE `storage_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `count` int(11) DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY (`commodity_code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

USE order;
DROP TABLE IF EXISTS `order_tbl`;
CREATE TABLE `order_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `count` int(11) DEFAULT 0,
  `money` int(11) DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

USE account;
DROP TABLE IF EXISTS `account_tbl`;
CREATE TABLE `account_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `money` int(11) DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

3.2.2、common-service中添加依赖


<dependency>
    <groupId>io.seatagroupId>
    <artifactId>seata-spring-boot-starterartifactId>
    <version>1.4.2version>
dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seataartifactId>
    <version>2021.0.4.0version>
dependency>

3.2.3、加配置

seata:
  enabled: true
  enable-auto-data-source-proxy: false
  application-id: vforumc-user
  tx-service-group: default_tx_group
  service:
    vgroup-mapping:
      default_tx_group: default
    disable-global-transaction: false
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      application: seata-server
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      namespace: 1ff3782d-b62d-402f-8bc4-ebcf40254d0a
      group: SEATA_GROUP
      username: nacos
      password: nacos
  config:
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      namespace: 1ff3782d-b62d-402f-8bc4-ebcf40254d0a
      group: SEATA_GROUP
      username: nacos
      password: nacos

3.2.4、定义数据库代理

package com.xxxx.store.account.config;

import lombok.Data;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Data
@Configuration
public class DataSourceConfig {
    @Value("${spring.datasource.url}")
    private String url;

    @Value("${spring.datasource.username}")
    private String username;

    @Value("${spring.datasource.password}")
    private String password;

    @Value("${spring.datasource.driver-class-name}")
    private String driveClassName;
}
package com.xxxx.store.account.config;

import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
import io.seata.rm.datasource.DataSourceProxy;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Primary;

import javax.annotation.Resource;
import javax.sql.DataSource;

/**
 * 数据源代理
 */
@Configuration
public class DataSourceProxyConfig {
    @Resource
    private DataSourceConfig dataSourceConfig;

    @Bean("dataSource")
    public DataSource druidDataSource() {
        HikariDataSource hikariDataSource = new HikariDataSource();
        hikariDataSource.setUsername(dataSourceConfig.getUsername());
        hikariDataSource.setPassword(dataSourceConfig.getPassword());
        hikariDataSource.setJdbcUrl(dataSourceConfig.getUrl());
        hikariDataSource.setDriverClassName(dataSourceConfig.getDriveClassName());
        return hikariDataSource;
    }

    @Bean
    @Primary
    public DataSourceProxy dataSourceProxy(DataSource dataSource) {
        return new DataSourceProxy(dataSource);
    }
}

每个业务服务启动类加上注解,把自动配置的数据源剔除掉,让以上代理的数据源生效

@SpringBootApplication(exclude = DataSourceAutoConfiguration.class)

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