SpringCloud分布式事务的解决方案
常见的分布式解决方案
1、两阶段提交协议(2PC)
解决分布式系统的数据一致性问题出现了两阶段提交协议(2 Phase Commitment Protocol),
两阶段提交由协调者和参与者组成,共经过两个阶段和三个操作,部分关系数据库如Oracle、MySQL支持两阶段提交协议。
说到2pc就不得不聊聊数据库分布式事务中的XA transactions
在XA协议中分为两阶段:
- 第一阶段:事务管理器要求每个涉及到事务的数据库预提交(precommit)此操作,并反映是否可以提交.
- 第二阶段:事务协调器要求每个数据库提交数据,或者回滚数据。
举一个例子:
1、应用程序通过事务协调器向两个库发起prepare,两个数据库收到消息分别执行本地事务(记录日志),
但不提交,如果执行成功则回复yes,否则回复no。
2、事务协调器收到回复,只要有一方回复no则分别向参与者发起回滚事务,参与者开始回滚事务。
3、事务协调器收到回复,全部回复yes,此时向参与者发起提交事务。
如果参与者有一方提交事务失败则由事务协调器发起回滚事务。
优点:
尽量保证了数据的强一致,实现成本较低,在各大主流数据库都有自己实现,对于MySQL是从5.5开始支持。
缺点:
单点问题:事务管理器在整个流程中扮演的角色很关键,如果其宕机,比如在第一阶段已经完成,
在第二阶段正准备提交的时候事务管理器宕机,资源管理器就会一直阻塞,导致数据库无法使用。
同步阻塞:在准备就绪之后,资源管理器中的资源一直处于阻塞,直到提交完成,释放资源。
数据不一致:两阶段提交协议虽然为分布式数据强一致性所设计,但仍然存在数据不一致性的可能,比如在第二阶段中,
假设协调者发出了事务commit的通知,但是因为网络问题该通知仅被一部分参与者所收到并执行了commit操作,
其余的参与者则因为没有收到通知一直处于阻塞状态,这时候就产生了数据的不一致性。
2、事务补偿(TCC)
TCC事务补偿是基于2PC实现的业务层事务控制方案,它是Try、Confirm和Cancel三个单词的首字母,含义如下:
- 1、Try 检查及预留业务资源完成提交事务前的检查,并预留好资源。
- 2、Confirm 确定执行业务操作,对try阶段预留的资源正式执行。
- 3、Cancel 取消执行业务操作,对try阶段预留的资源释放。
TCC方案在电商、金融领域落地较多。TCC方案其实是两阶段提交的一种改进。
其将整个业务逻辑的每个分支显式的分成了Try、Confirm、Cancel三个操作。
Try部分完成业务的准备工作,confirm部分完成业务的提交,cancel部分完成事务的回滚。
基本原理如下图所示。
事务开始时,业务应用会向事务协调器注册启动事务。之后业务应用会调用所有服务的try接口,
完成一阶段准备。之后事务协调器会根据try接口返回情况,决定调用confirm接口或者cancel接口。
如果接口调用失败,会进行重试。
举一个例子:下单减库存的业务
1、Try
下单业务由订单服务和库存服务协同完成,在try阶段订单服务和库存服务完成检查和预留资源。
订单服务检查当前是否满足提交订单的条件(比如:当前存在未完成订单的不允许提交新订单)。
库存服务检查当前是否有充足的库存,并锁定资源。
2、Confirm
订单服务和库存服务成功完成Try后开始正式执行资源操作。
订单服务向订单写一条订单信息。
库存服务减去库存。
3、Cancel
如果订单服务和库存服务有一方出现失败则全部取消操作。
订单服务需要删除新增的订单信息。
库存服务将减去的库存再还原。
优点:
最终保证数据的一致性,在业务层实现事务控制,灵活性好。
缺点:
开发成本高,每个事务操作每个参与者都需要实现try/confirm/cancel三个接口。
注意:
TCC的try/confirm/cancel接口都要实现幂等性(幂等性是指同一个操作无论请求多少次,其结果都相同。),
在为在try、confirm、cancel失败后要不断重试。
3、消息队列实现最终一致
本方案是将分布式事务拆分成多个本地事务来完成,并且由消息队列异步协调完成,如下图:下边以下单减少库存为例来说明:
1、订单服务和库存服务完成检查和预留资源。
2、订单服务在本地事务中完成添加订单表记录和添加“减少库存任务消息”。
3、由定时任务根据消息表的记录发送给MQ通知库存服务执行减库存操作。
4、库存服务执行减少库存,并且记录执行消息状态(为避免重复执行消息,在执行减库存之前查询是否执行过此消息)。
5、库存服务向MQ发送完成减少库存的消息。
6、订单服务接收到完成库存减少的消息后删除原来添加的“减少库存任务消息”。
实现最终事务一致要求:预留资源成功理论上要求正式执行成功,如果执行失败会进行重试,要求业务执行方法实现幂等。
优点 :
由MQ按异步的方式协调完成事务,性能较高。
不用实现try/confirm/cancel接口,开发成本比TCC低。
缺点:
此方式基于关系数据库本地事务来实现,会出现频繁读写数据库记录,浪费数据库资源,另外对于高并发操作不是最佳方案。