分布式事务Seata(nacos集成)

解决方案

1.XA协议

XA 协议是由 X/Open 组织提出的分布式事务处理规范，主要定义了事务管理器 TM 和局部资源管理器 RM 之间的接口。目前主流的数据库，比如 oracle、DB2 、mysql(5.0以后)都是支持 XA 协议的，你可以把 XA 理解为一个强一致性的中心化原子提交协议。
2PC：它就是把一个事务分成了两步来提交。第一步做准备动作，第二步做提交 / 回滚动作，这两步之间的协调是交由一个中心化的 Coordinator 来管理，保证多步操作的原子性。

第一步（Prepare）:Coordinator 向各个分布式事务的参与者下达了 Prepare 指令，各个事务分别将 SQL 语句在数据库执行但不提交，并且将就绪状态上报给 Coordinator。

第二步（Commit/Rollback）：如果所有节点都已就绪，那么 Coordinator 就下达 Commit 指令，各个参与者提交本地事务；如果有任何一个节点不能就绪，Coordinator 则下达 Rollback 指令进行本地回滚。

这种分布式事务有一个天然缺陷，导致 XA 特别不适合用在互联网的高并发场景里面。因为每个本地事务在 Prepare 阶段，都要一直占用一个数据库连接资源，这个资源直到二阶段 Commit 或者 Rollback 之后才会被释放。

使用场景:对事物有强一致要求,对事务执行效率要求不高,并且不希望有太多的代码侵入

2.TCC

TCC模式可以解决2pc中资源锁定和阻塞的问题,减少资源占用问题

它本质是一种补偿的思路,事务运行包括三个方法

• Try:资源的检测和预留
• Confirm:执行的业务操作提交;要求Try成功Confirm一定能成功;
• Cancel:预留资源和释放

执行分两个阶段:

准备阶段(try):资源的检测和预留

执行阶段(confirm/cancel):根据上一步结果,判断下面的执行方法,如果上一步中所有事物参与者都成功,则这里执行confirm.反之,执行cancel

使用场景:

• 对事物的一致性有要求(最终一致性)
• 对性能要求较高
• 开发人员具备较高的编码能力和幂等处理经验

3.消息可靠性

基本的设计思想就是将远程分布式事务拆分成一系列的本地事务.

基本原理

一般分为事务的发起者A和其他参与者B:

• 事务发起者A执行本地事务
• 事务发起者A通过MQ将需要执行的事务信息发送给事务参与者B
• 事务参与者B接收到消息后执行本地事务
  

几个注意事项:

• 事务发起者A必须确保本地事务成功后，消息一定发送成功
• MQ必须保证消息正确投递和持久化保存
• 事务参与者B必须确保消息最终一定能消费，如果失败需要多次重试
• 事务B执行失败，会重试，但不会导致事务A回滚

4.AT模式

2019年一月份,Seata开源了AT模式,AT模式是一种无侵入的分布式事务解决方案.可以看做是对TCC或者二阶段提交模型的一种优化,解决了TCC模式中的代码侵入、编码复杂等问题.

在AT模式下,用户只需关注自己的业务sql,用户的业务sql作为一阶段,Stata框架会自动生成事务的二阶段提交和回滚操作.

基本原理:

两个阶段:

• 一阶段:执行本地事务,并返回执行结果
• 二阶段:根据一阶段的结果,判断二阶段做法:提交或回滚

但AT模式底层做的事情完全不同,而且二阶段不需要我们编写.全部由Seata自己实现了,也就是说:我们写的代码与本地事务时代码一样,无需手动处理分布式事务.

那么,AT模式如何实现无代码侵入,如何帮我们自动实现二阶段代码?

一阶段

在一阶段,Seata会拦截业务SQL,首先解析SQL预约,找到业务sql要更新的业务数据,在业务数据被更新前,将其保存成"before image",然后执行业务SQL更新业务数据,在业务数据更新之后,再将其保存成after image,最后获取全局行锁,提交事务,以上操作全部在一个数据库事务内完成,这样保证了一阶段操作的原子性.

这里的before image和agter image类似于数据库的undo和redo日志,但其实使用数据库模拟的.

二阶段

提交:

​ 因为业务sql在一阶段已经提交至数据库了,所以Seata框架只需要将一阶段保存的快照数据和行锁删掉,完成数据清理即可.

回滚:

​ Seata就需要回滚一阶段已经执行的业务sql,还原业务数据,回滚方式便是用before image还原业务数据;但在还原前要首先校验脏写,对比数据库当前业务数据和after image,如果两份数据完全一致就说明没有脏写,可以还原业务数据,如果不一致就说明有脏鞋,出现脏鞋就需要转人工处理.

不过因为有全局锁机制,可以降低出现脏鞋的概率

AT模式的一阶段,二阶段提交和回滚都由Seata框架自动完成,用户只需编写“业务 SQL”，便能轻松接入分布式事务，AT 模式是一种对业务无任何侵入的分布式事务解决方案。

详细架构和流程

Seata中的几个基本概念：

• 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之间的协调者）。

• 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。

我们看下面的一个架构图

• TM：业务模块中全局事务的开启者
  • 向TC开启一个全局事务
  • 调用其它微服务
• RM：业务模块执行者中，包含RM部分，负责向TC汇报事务执行状态
  • 执行本地事务
  • 向TC注册分支事务，并提交本地事务执行结果
• TM：结束对微服务的调用，通知TC，全局事务执行完毕，事务一阶段结束
• TC：汇总各个分支事务执行结果，决定分布式事务是提交还是回滚；
• TC 通知所有 RM 提交/回滚 资源，事务二阶段结束。

一阶段：

• TM开启全局事务，并向TC声明全局事务，包括全局事务XID信息
• TM所在服务调用其它微服务
• 微服务，主要有RM来执行
  • 查询before_image
  • 执行本地事务
  • 查询after_image
  • 生成undo_log并写入数据库
  • 向TC注册分支事务，告知事务执行结果
  • 获取全局锁（阻止其它全局事务并发修改当前数据）
  • 释放本地锁（不影响其它业务对数据的操作）
• 待所有业务执行完毕，事务发起者（TM）会尝试向TC提交全局事务

二阶段：

• TC统计分支事务执行情况，根据结果判断下一步行为
  • 分支都成功：通知分支事务，提交事务
  • 有分支执行失败：通知执行成功的分支事务，回滚数据
• 分支事务的RM
  • 提交事务：直接清空before_image和after_image信息，释放全局锁
  • 回滚事务：
    • 校验after_image，判断是否有脏写
    • 如果没有脏写，回滚数据到before_image，清除before_image和after_image
    • 如果有脏写，请求人工介入

5.Saga 模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案，在Saga模式中，业务流程中每个参与者都提交本地事务，当出现某一个参与者失败则补偿前面已经成功的参与者，一阶段正向服务和二阶段补偿服务都由业务开发实现。

适用场景：

• 业务流程长、业务流程多
• 参与者包含其它公司或遗留系统服务，无法提供 TCC 模式要求的三个接口

优势：

• 一阶段提交本地事务，无锁，高性能
• 事件驱动架构，参与者可异步执行，高吞吐
• 补偿服务易于实现

缺点：

• 不保证隔离性

集成seata

在之前讲解Seata原理的时候，我们就聊过，其中包含重要的3个角色：

• TC：事务协调器
• TM：事务管理器
• RM：资源管理器

其中，TC是一个独立的服务，负责协调各个分支事务，而TM和RM通过jar包的方式，集成在各个事务参与者中。

因此，首先我们需要搭建一个独立的TC服务。

1.安装

首先去官网下载TC的服务端安装包，GitHub的地址：https://github.com/seata/seata/releases

然后解压即可，其目录结构如下：

包括：

• bin：启动脚本
• conf：配置文件
• lib：依赖项

2.配置

Seata的核心配置主要是两部分：

• 注册中心的配置：在${seata_home}/conf/目录中，一般是registry.conf文件

registry {
  # file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
  #  指定注册中心类型，这里使用nacos类型
  type = "nacos"
  nacos {
    application = "seata-server"
    serverAddr = "192.168.10.101:8848"
    group = "SEATA_GROUP"
    namespace = "e3aa94a8-47cf-4737-ab96-c664eeb61f8b"
    cluster = "default"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
  }
}
config {
  # file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3
  # 配置文件方式，可以支持 file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3
  type = "file"
  nacos {
    serverAddr = "localhost"
    namespace = ""
    group = "SEATA_GROUP"
  }
  zk {
    serverAddr = "127.0.0.1:2181"
    session.timeout = 6000
    connect.timeout = 2000
  }
  file {
    name = "file.conf"
  }
}

file.conf文件：

## transaction log store, only used in seata-server
store {
  ## store mode: file、db、redis
  mode = "db"
  ## rsa decryption public key
  publicKey = ""
  ## 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://192.168.10.101:3306/dev_seata?rewriteBatchedStatements=true"
    user = "root"
    password = "root"
    minConn = 5
    maxConn = 100
    globalTable = "global_table"
    branchTable = "branch_table"
    lockTable = "lock_table"
    queryLimit = 100
    maxWait = 5000
  }
}

但是如果使用db作为存储介质，还需要在数据库中创建3张表：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `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`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

-- the table to store BranchSession data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `branch_table`
(
    `branch_id`         BIGINT       NOT NULL,
    `xid`               VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`    BIGINT,
    `resource_group_id` VARCHAR(32),
    `resource_id`       VARCHAR(256),
    `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`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

-- the table to store lock data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `lock_table`
(
    `row_key`        VARCHAR(128) NOT NULL,
    `xid`            VARCHAR(96),
    `transaction_id` BIGINT,
    `branch_id`      BIGINT       NOT NULL,
    `resource_id`    VARCHAR(256),
    `table_name`     VARCHAR(32),
    `pk`             VARCHAR(36),
    `gmt_create`     DATETIME,
    `gmt_modified`   DATETIME,
    PRIMARY KEY (`row_key`),
    KEY `idx_branch_id` (`branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

3.启动

进入${seata_home}/bin/目录中:

如果是linux环境（要有JRE），执行seata-server.sh

如果是windows环境，执行seata-server.bat

4.业务模块

undo_log

CREATE TABLE `undo_log` (
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT 'branch transaction id',
  `xid` varchar(128) NOT NULL COMMENT 'global transaction id',
  `context` varchar(128) NOT NULL COMMENT 'undo_log context,such as serialization',
  `rollback_info` longblob NOT NULL COMMENT 'rollback info',
  `log_status` int(11) NOT NULL COMMENT '0:normal status,1:defense status',
  `log_created` datetime(6) NOT NULL COMMENT 'create datetime',
  `log_modified` datetime(6) NOT NULL COMMENT 'modify datetime',
  UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=DYNAMIC COMMENT='AT transaction mode undo table'

1.引入依赖:

<dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seataartifactId>
            <version>2021.1version>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>io.seatagroupId>
                    <artifactId>seata-spring-boot-starterartifactId>
                exclusion>
            exclusions>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.seatagroupId>
            <artifactId>seata-spring-boot-starterartifactId>
            <version>1.4.2version>
        dependency>

2.添加配置文件

首先在application.yml中添加一行配置：

spring:
  cloud:
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group: test_tx_group # 定义事务组的名称

这里是定义事务组的名称，接下来会用到。

然后是在resources目录下放两个配置文件：file.conf和registry.conf

其中，registry.conf与TC服务端的一样，此处不再讲解。

我们来看下`file.conf

transport {
  # tcp udt unix-domain-socket
  type = "TCP"
  #NIO NATIVE
  server = "NIO"
  #enable heartbeat
  heartbeat = true
  # the client batch send request enable
  enableClientBatchSendRequest = true
  #thread factory for netty
  threadFactory {
    bossThreadPrefix = "NettyBoss"
    workerThreadPrefix = "NettyServerNIOWorker"
    serverExecutorThread-prefix = "NettyServerBizHandler"
    shareBossWorker = false
    clientSelectorThreadPrefix = "NettyClientSelector"
    clientSelectorThreadSize = 1
    clientWorkerThreadPrefix = "NettyClientWorkerThread"
    # netty boss thread size,will not be used for UDT
    bossThreadSize = 1
    #auto default pin or 8
    workerThreadSize = "default"
  }
  shutdown {
    # when destroy server, wait seconds
    wait = 3
  }
  serialization = "seata"
  compressor = "none"
}
service {
  vgroup_mapping.test_tx_group = "seata_tc_server"
  #only support when registry.type=file, please don't set multiple addresses
  seata_tc_server.grouplist = "127.0.0.1:8091"
  #degrade, current not support
  enableDegrade = false
  #disable seata
  disableGlobalTransaction = false
}

client {
  rm {
    asyncCommitBufferLimit = 10000
    lock {
      retryInterval = 10
      retryTimes = 30
      retryPolicyBranchRollbackOnConflict = true
    }
    reportRetryCount = 5
    tableMetaCheckEnable = false
    reportSuccessEnable = false
  }
  tm {
    commitRetryCount = 5
    rollbackRetryCount = 5
  }
  undo {
     # 二阶段回滚镜像校验    默认true开启，false关闭。
    dataValidation = true
    logSerialization = "jackson"
    logTable = "undo_log"
  }
  log {
    exceptionRate = 100
  }
}

或者yaml配置:

seata:
  enabled: true
  enable-auto-data-source-proxy: true
  tx-service-group: my_test_tx_group
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      application: seata-server
      server-addr: 192.168.10.101:8848
      username: nacos
      password: nacos
  config:
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 192.168.10.101:8848
      group: SEATA_GROUP
      username: nacos
      password: nacos
  service:
    vgroup-mapping:
      test_tx_group: default
    disable-global-transaction: false
  client:
    rm:
      report-success-enable: false     

配置解读：

• transport：与TC交互的一些配置
  • heartbeat：client和server通信心跳检测开关
  • enableClientBatchSendRequest：客户端事务消息请求是否批量合并发送
• service：TC的地址配置，用于获取TC的地址
  • vgroup_mapping.test_tx_group = "seata_tc_server"：
    • test_tx_group：是事务组名称，要与application.yml中配置一致，
    • seata_tc_server：是TC服务端在注册中心的id，将来通过注册中心获取TC地址
    • enableDegrade：服务降级开关，默认关闭。如果开启，当业务重试多次失败后会放弃全局事务
    • disableGlobalTransaction：全局事务开关，默认false。false为开启，true为关闭
  • default.grouplist：这个当注册中心为file的时候，才用到
• client：客户端配置
  • rm：资源管理器配
    • asynCommitBufferLimit：二阶段提交默认是异步执行，这里指定异步队列的大小
    • lock：全局锁配置
      • retryInterval：校验或占用全局锁重试间隔，默认10，单位毫秒
      • retryTimes：校验或占用全局锁重试次数，默认30次
      • retryPolicyBranchRollbackOnConflict：分支事务与其它全局回滚事务冲突时锁策略，默认true，优先释放本地锁让回滚成功
    • reportRetryCount：一阶段结果上报TC失败后重试次数，默认5次
  • tm：事务管理器配置
    • commitRetryCount：一阶段全局提交结果上报TC重试次数，默认1
    • rollbackRetryCount：一阶段全局回滚结果上报TC重试次数，默认1
  • undo：undo_log的配置
    • dataValidation：是否开启二阶段回滚镜像校验，默认true
    • logSerialization：undo序列化方式，默认Jackson
    • logTable：自定义undo表名，默认是undo_log
  • log：日志配置
    • exceptionRate：出现回滚异常时的日志记录频率，默认100，百分之一概率。回滚失败基本是脏数据，无需输出堆栈占用硬盘空间

3.代理DataSource

Seata的二阶段执行是通过拦截sql语句，分析语义来指定回滚策略，因此需要对DataSource做代理。我们在项目的cn.itcast.order.config包中，添加一个配置类：

package cn.itcast.order.config;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.spring.MybatisSqlSessionFactoryBean;
import io.seata.rm.datasource.DataSourceProxy;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import javax.sql.DataSource;

@Configuration
public class DataSourceProxyConfig {

    @Bean
    public SqlSessionFactory sqlSessionFactoryBean(DataSource dataSource) throws Exception {
        // 订单服务中引入了mybatis-plus，所以要使用特殊的SqlSessionFactoryBean
        MybatisSqlSessionFactoryBean sqlSessionFactoryBean = new MybatisSqlSessionFactoryBean();
        // 代理数据源
        sqlSessionFactoryBean.setDataSource(new DataSourceProxy(dataSource));
        // 生成SqlSessionFactory
        return sqlSessionFactoryBean.getObject();
    }
}

注意，这里因为订单服务使用了mybatis-plus这个框架（这是一个mybatis集成框架，自动生成单表Sql），因此我们需要用mybatis-plus的MybatisSqlSessionFactoryBean代替SqlSessionFactoryBean

如果用的是原生的mybatis，请使用SqlSessionFactoryBean。

或者

seata:
  enabled: true
  enable-auto-data-source-proxy: true

4.添加事务注解

给事务发起者order_service的OrderServiceImpl中的createOrder()方法添加@GlobalTransactional注解，开启全局事务：

重新启动即可。

seata的坑

​ Seata AT模式下，二阶段-回滚。会做数据校验。

​ 数据校验：拿 UNDO LOG 中的数据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。

这个所谓的文档，在官网找了半天，才找到。大概意思是，可以将数据校验功能关闭（默认是打开的）。关闭了就不报错了。

通过设置client端的一个参数，将校验功能关闭：

client.undo.dataValidation 二阶段回滚镜像校验 默认true开启，false关闭。

（PS：不过把这个关闭了，有点草率了吧。直接回滚？中间乱入的数据不处理了，会出问题的。）

可以看出Seata AT模式一阶段执行本地事务的时候，才会锁表/行。一阶段后本地事务就已经提交了，也就释放了锁，别的操作可以更改数据。如果二阶段发生回滚，数据会有异常，需要额外处理（人工介入等等）。反正官网没给出解决方案，所谓的解决方案只是关闭校验。不可行。

无法回滚之后会seata会带有行锁

回滚日志也不会清除

错误信息:Cause: io.seata.rm.datasource.exec.LockWaitTimeoutException: Global lock wait timeout

解决方案:找出程序中对该表有修改操作的方法,添加@GlobalLock添加全局锁
GlobalLock 注解说明
从执行过程和提交过程可以看出，既然开启全局事务 @GlobalTransactional注解可以在事务提交前，查询全局锁是否存在，那为什么 Seata 还要设计多处一个 @GlobalLock注解呢？

因为并不是所有的数据库操作都需要开启全局事务，而开启全局事务是一个比较重的操作，需要向 TC 发起开启全局事务等 RPC 过程，而@GlobalLock注解只会在执行过程中查询全局锁是否存在，不会去开启全局事务，因此在不需要全局事务，而又需要检查全局锁避免脏读脏写时，使用@GlobalLock注解是一个更加轻量的操作。