seata分布式事务解决方案

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一、什么是分布式事务

首先这是普通事务：

下面是分布式事务：

在微服务系统中，每个微服务应用都可能会有自己的数据库，它们首先需要控制自己的本地事务。

一项业务操作可能会调用执行多个微服务。如何保证多个服务执行的多个数据库的操作整体成功或整体失败？这就是分布式事务要解决的问题。

二、Seata介绍

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。

三、Seata AT

Seata 的 AT 模式（Automatic Transaction）是一种无侵入的分布式事务解决方案。

1、业务场景订单系统

当用户下订单时，执行以下三步流程：

1. 订单系统保存订单
2. 订单系统调用库存服务，减少商品库存
3. 订单系统调用账户服务，扣减用户金额

这三步要作为一个整体事务进行管理，要么整体成功，要么整体失败。

2、Seata AT基本原理

Seata AT 事务分两个阶段来管理全局事务：
第一阶段： 执行各分支事务
第二阶段： 控制全局事务最终提交或回滚

第一阶段：执行各分支事务

微服务系统中，各服务之间无法相互感知事务是否执行成功，这时就需要一个专门的服务，来协调各个服务的运行状态。这个服务称为 TC（Transaction Coordinator），事务协调器。

订单系统开始执行保存订单之前，首先启动 TM（Transaction Manager，事务管理器），由 TM 向 TC 申请开启一个全局事务：

这时TC会产生一个全局事务ID，称为 XID，并将 XID 传回 TM：

这样就开启了全局事务！

全局事务开启后，开始执行创建订单的业务。首先执行保存订单，这时会先启动一个 RM（Resource Manager，资源管理器），并将 XID 传递给 RM。

RM 负责对分支事务（即微服务的本地事务）进行管理，并与 TC 通信，上报分支事务的执行状态、接收全局事务的提交或回滚指令。

RM 首先会使用 XID 向 TC 注册分支事务，将分支事务纳入对应的全局事务管辖。

现在可以执行保存订单的分支事务了。一旦分支事务执行成功，RM 会上报事务状态：

TC 收到后，会将该状态信息传递到 TM：

到此，保存订单过程结束。

相同的，完成其他模块分支事务： 

第二阶段： 控制全局事务最终提交或回滚

全局事务最终提交

全局事务最终回滚

3、Seata AT具体工作机制 

第一阶段：执行分支事务

以全面订单业务中的库存服务为例，库存表中存在一条商品的库存信息：

现在要执行业务操作减少库存，从50件减少到40件：

执行修改库存业务操作前， 会先取出旧的库存信息进行保存：

现在可以修改库存了：

接着，取出更新后的新数据：

接下来，会把旧数据和新数据合并起来，保存到一个事务回滚日志表：undo_log表：

至此，第一阶段，分支事务完成，将状态上报给TC： 

第二阶段：控制全局事务最终提交或者最终回滚

全局事务最终提交

如果全局事务成功，要完成最终提交，AT模式最终提交操作非常简单，只需要删除日志数据即可。首先接收到 TC 的全局事务提交指令：

然后直接删除事务日志，就完成了第二阶段提交操作：

 

 全局事务最终回滚

假如全局事务失败，那么第一阶段已提交的分支事务要执行回滚操作。首先会收到来自 TC 的全局事务回滚指令：

根据事务回滚日志（undo_log）表的记录，将商品恢复成旧的库存数据：

然后删除事务日志，最终完成第二阶段回滚操作：

4、简单理解工作机制

订单、库存、账户这三个模块数据相互关联，应当同时成功，当一个模块失败，需要3模块一起执行回滚，保证数据同步。

当模块向数据库执行更新操作，他会自动先执行查询语句，将该表存入日志，每个模块都做同样的事。当事务执行成功，删除日志。 当事务执行失败，执行集体回滚，将日志中的内容覆盖各自的表，然后散出日志记录。

5、seataAT配置步骤

 1、修改下载的seata中的文件配置

 registry.conf 向 eureka 注册

file.conf seata server运行过程中产生的日志数据，存储到什么位置 

修改启动文件：seata-server.bat

用文本编辑器打开文件，找到文件中这一行：

%JAVACMD% %JAVA_OPTS% -server -Xmx2048m -Xms2048m -Xmn1024m -Xss512k -XX:Sur......
看到 Seata Server 默认使用 2G 内存，测试环境我们可以把内存调低：

%JAVACMD% %JAVA_OPTS% -server -Xmx256m -Xms256m -Xmn128m -Xss512k -XX:Sur......

2、运行 seata-server.bat 启动服务

在bin目录下输入启动命令：seata-server.bat

注意事项：

JAVA_HOME、PATH
JDK 必须用 1.8
命令行窗口不能关闭
窗口中内容不能选中，否则应用会被挂起，暂停执行
添加 Seata At 事务

3、AT项目中项目实战配置（调用和被调用都要添加）

Ⅰ、在需要管理的事务模块中添加 seata 依赖

        
          com.alibaba.cloud
          spring-cloud-alibaba-seata
          ${spring-cloud-alibaba-seata.version}
          
            
              seata-all
              io.seata
            
          
        
        
          io.seata
          seata-all
          ${seata.version}
        

Ⅱ、application.yml 设置事务组的组名

spring 
  cloud:
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group: order_tx_group

Ⅲ、registry.conf 设置注册中心的地址

与seata中的registry.conf 文件相对应

Ⅳ、file.conf 事务组对应使用的协调器

同理

Ⅴ、新建自动配置类，创建数据源代理

数据源：数据源是指数据库应用程序所使用的数据库或者数据库服务器。数据源（Data Source）顾名思义，数据的来源，是提供某种所需要数据的器件或原始媒体。在数据源中存储了所有建立数据库连接的信息。就像通过指定文件名称可以在文件系统中找到文件一样，通过提供正确的数据源名称，你可以找到相应的数据库连接。

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

import javax.sql.DataSource;

@Configuration
public class DSAutoConf {
    // 创建原始数据源
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource")  //配置文件中数据库连接配置
    @Bean
    public DataSource getDataSource() {
        return new HikariDataSource();
    }

    // 创建数据源代理
    @Primary  // 由于上下两个名字冲突，该注解表示spring的首选对象
    @Bean
    public DataSource getDataSourceProxy(DataSource ds) {
        return new DataSourceProxy(ds);
    }
}

spring:
  application:
    name: order
  datasource:
    url: jdbc:mysql:///seata_order?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=GMT%2B8
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    username: root
    password: root
    jdbcUrl: ${spring.datasource.url}

Ⅵ、、在业务方法上添加事务注解        @Transactional -- 控制本地事务

 

Ⅶ、@GlobalTransactional -- 启动全局事务，只在主调用模块添加

在启动类上

四、Seata TCC

1、TCC 基本原理

TCC 与 Seata AT 事务一样都是两阶段事务，它与 AT 事务的主要区别为： 

• TCC 对业务代码侵入严重
  每个阶段的数据操作都要自己进行编码来实现，事务框架无法自动处理。
• TCC 效率更高
  不必对数据加全局锁，允许多个事务同时操作数据。
• 有些业务AT完成不了，需要TCC

1、第一阶段 Try 

当下订单时要扣减用户账户金额：

假如用户购买 100 元商品，要扣减 100 元。TCC 事务首先对这100元的扣减金额进行预留，或者说是先冻结这100元：

2、第二阶段 Confirm

如果第一阶段能够顺利完成，那么说明“扣减金额”业务（分支事务）最终肯定是可以成功的。当全局事务提交时， TC会控制当前分支事务进行提交，如果提交失败，TC 会反复尝试，直到提交成功为止。当全局事务提交时，就可以使用冻结的金额来最终实现业务数据操作：

3、第二阶段 Cancel 

如果全局事务回滚，就把冻结的金额进行解冻，恢复到以前的状态，TC 会控制当前分支事务回滚，如果回滚失败，TC 会反复尝试，直到回滚完成为止。

4、多个事务并发的情况 

多个TCC全局事务允许并发，它们执行扣减金额时，只需要冻结各自的金额即可：

2、TCC 事务模式，需要以下组件来支持全局事务的控制：

• TC 事务协调器
• TM 事务管理器
• RM 资源管理器

3、TCC项目中项目实战配置

分布式事务（七）Seata TCC模式-Spring Cloud微服务添加 TCC 分布式事务_wanght笔记-CSDN博客
 

①seata 依赖

②三个配置文件，与 AT 事务完全相同

    application.yml -- 组名
    registry.conf -- 注册中心地址
    file.conf -- 组对应使用的协调器

③修改 Mapper，添加新的数据操作

④按照 seata 的规则，添加 TccAction 接口和实现，使用 Mapper 完成 TCC 数据库操作

import io.seata.rm.tcc.api.BusinessActionContext;
import io.seata.rm.tcc.api.BusinessActionContextParameter;
import io.seata.rm.tcc.api.LocalTCC;
import io.seata.rm.tcc.api.TwoPhaseBusinessAction;
import java.math.BigDecimal;

/*
* 定义三个操作的方法是否执行成功
* T 冻结方法
* C 提交方法
* C 回滚方法
* */
@LocalTCC
public interface OrderTccAction {


    //该注解所在的方法是T（冻结数据）方法
    @TwoPhaseBusinessAction(name = "OrderTccAction" ,   // name:一般为接口名称
                            commitMethod ="commit",      //commitMethod：确认提交的方法名，默认commit可以省略
                            rollbackMethod = "rollback")    // rollbackMethod：表示回滚方法，默认rollback可以省略
    boolean prepare(BusinessActionContext ctx, //BusinessActionContext 上下文对象，在一二阶段之间传递数据
                    @BusinessActionContextParameter(paramName = "orderId") Long orderId,//第二阶段使用第一阶段的orderId，通过注解放入上下文对象BusinessActionContext中
                    Long userId,
                    Long productId,
                    Integer count,
                    BigDecimal money);//为了避免seata的bug，将数据一个个单传，不能封装为对象。



    boolean commit(BusinessActionContext ctx);

    boolean rollback(BusinessActionContext ctx);
}

⑤修改业务方法，调用 TccAction 的第一阶段方法来冻结数据

⑥在第一个模块上添加 @GlobalTransactional 启动全局事务

4、遇到的问题

• 如果第一阶段冻结数据失败，仍然会执行二阶段的回滚操作
• 第二阶段失败，TC会重复下发二阶段执行指令，重复执行二阶段的数据操作

解决方法：幂等性控制，重复操作时，和一次操作结果相同

具体实施步骤

总体概述：

向事务中添加标记，标记为一个map集合的嵌套。

Map, Map>  //该分布式模块.class  事务id（在上下文对象中获取）   标记（自定义String类型作为标记）

一阶段完成没有出错，添加一个标记，二阶段进行标记验证，如果没有标记，直接返回true结束程序，如果有标记，当二阶段执行完成时，删除标记，完美解决了前两个问题

步骤一：标记类的创建

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

//标记处理类
public class ResultHolder {  //该分布式模块.class  事务id（在上下文对象中获取）   标记（自定义String类型作为标记）
    private static Map, Map> map = new ConcurrentHashMap, Map>();

    public static void setResult(Class actionClass, String xid, String v) {
        Map results = map.get(actionClass);

        if (results == null) {
            synchronized (map) {
                if (results == null) {
                    results = new ConcurrentHashMap<>();
                    map.put(actionClass, results);
                }
            }
        }

        results.put(xid, v);
    }

    public static String getResult(Class actionClass, String xid) {
        Map results = map.get(actionClass);
        if (results != null) {
            return results.get(xid);
        }

        return null;
    }

    public static void removeResult(Class actionClass, String xid) {
        Map results = map.get(actionClass);
        if (results != null) {
            results.remove(xid);
        }
    }
}

步骤二：在阶段一做标记的添加

 步骤三：在第二阶段使用标记