（二十）、SpringCloud Alibaba Seata处理分布式事务

分布式事务问题由来

分布式前

• 单机单库没这个问题
• 从1:1 -> 1:N -> N:N

单体应用被拆分成微服务应用，原来的三个模块被拆分成三个独立的应用,分别使用三个独立的数据源，业务操作需要调用三三 个服务来完成。此时每个服务内部的数据一致性由本地事务来保证， 但是全局的数据一致性问题没法保证

一句话：一次业务操作需要跨多个数据源或需要跨多个系统进行远程调用，就会产生分布式事务问题。

Seata术语

是什么

Seata是一款开源的分布式事务解决方案，致力于在微服务架构下提供高性能和简单易用的分布式事务服务。

官方网址

能干嘛

一个典型的分布式事务过程

分布式事务处理过程的一ID+三组件模型：

• Transaction ID XID 全局唯一的事务ID
• 三组件概念
  • 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 (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。

处理过程：

• 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；
• XID在微服务调用链路的上下文中传播；
• RM向TC注册分支事务，将其纳入XID对应全局事务的管辖；
• TM向TC发起针对XID的全局提交或回滚决议；
• TC调度XID下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求。

Seata-Server安装

去哪下

发布说明: https://github.com/seata/seata/releases

怎么玩

本地@Transactional

全局@GlobalTransactional

SEATA 的分布式交易解决方案

我们只需要使用一个 @GlobalTransactional 注解在业务方法上:

Seata-Server安装

官网地址 - http://seata.io/zh-cn/

下载版本 - 0.9.0

seata-server-0.9.0.zip解压到指定目录并修改conf目录下的file.conf配置文件

先备份原始file.conf文件

主要修改:自定义事务组名称+事务日志存储模式为db +数据库连接信息

file.conf

service模块

service {
    ##fsp_tx_group是自定义的
    vgroup_mapping.my.test.tx_group="fsp_tx_group" 
    default.grouplist = "127.0.0.1:8091"
    enableDegrade = false
    disable = false
    max.commitretry.timeout= "-1"
    max.ollbackretry.timeout= "-1"
}

store模块

## transaction log store
store {
	## store mode: file, db
	## 改成db
	mode = "db"
	
	## file store
	file {
		dir = "sessionStore"
		
		# branch session size, if exceeded first try compress lockkey, still exceeded throws exceptions
		max-branch-session-size = 16384
		# globe session size, if exceeded throws exceptions
		max-global-session-size = 512
		# file buffer size, if exceeded allocate new buffer
		file-write-buffer-cache-size = 16384
		# when recover batch read size
		session.reload.read_size= 100
		# async, sync
		flush-disk-mode = async
	}

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

mysql5.7数据库新建库seata，在seata库里建表

建表db_store.sql在\seata-server-0.9.0\seata\conf目录里面

改seata-server-0.9.0\seata\conf目录下的registry.conf配置文件

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

  nacos {
  	## 加端口号
    serverAddr = "localhost:8848"
    namespace = ""
    cluster = "default"
  }
  ...
}

目的是：指明注册中心为nacos，及修改nacos连接信息

先启动Nacos端口号8848 nacos\bin\startup.cmd

再启动seata-server - seata-server-0.9.0\seata\bin\seata-server.bat

Seata业务数据库准备

以下演示都需要先启动Nacos后启动Seata,保证两个都OK。

分布式事务业务说明

这里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,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，很明显会有分布式事务问题。

一言蔽之，下订单—>扣库存—>减账户(余额)。

创建业务数据库

• seata_ order：存储订单的数据库;
• seata_ storage：存储库存的数据库;
• seata_ account：存储账户信息的数据库。

按照上述3库分别建对应业务表

• seata_order库下建t_order表
• seata_storage库下建t_storage表
• seata_account库下建t_account表

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'
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=7 DEFAULT CHARSET=utf8;
SELECT * FROM t_order;

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=2 DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO t_storage(`id`, `product_id`, `total`, `used`, `residue`)
VALUES ('1', '1', '100', '0','100');

SELECT * FROM t_storage;



create  TABLE t_account(
	`id` BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY COMMENT 'id',
	`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 '已用余额',
	`residue` DECIMAL(10,0) DEFAULT '0' COMMENT '剩余可用额度'
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO t_account(`id`, `user_id`, `total`, `used`, `residue`)
VALUES ('1', '1', '1000', '0', '1000');

按照上述3库分别建对应的回滚日志表

• 订单-库存-账户3个库下都需要建各自的回滚日志表
• \seata-server-0.9.0\seata\conf目录下的db_ undo_ log.sql
• 建表SQL

drop table `undo_log`;
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

Seata之Order-Module配置搭建

Seata之Storage-Module配置搭建

Seata之Account-Module配置搭建

Seata之@GlobalTransactional验证

下订单 -> 减库存 -> 扣余额 -> 改（订单）状态

http://localhost:2001/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100

1号用户买10个1号产品，花了100元

此时订单表有订单记录

库存表显示卖掉了10个

账户还剩900

status状态，0是待支付，1是已完成

超时异常，没加@GlobalTransactional

模拟AccountServiceImpl添加超时

@Service
public class AccountServiceImpl implements AccountService {

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


    @Resource
    AccountDao accountDao;

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

另外，OpenFeign的调用默认时间是1s以内，所以最后会抛异常。

数据库情况

由于中断，订单没有全部完成，所以状态为0

• 当库存和账户金额扣减后，订单状态并没有设置为已经完成，没有从零改为1
• 而且由于feign的重试机制，账户余额还有可能被多次扣减

超时异常，加了@GlobalTransactional

用@GlobalTransactional标注OrderServiceImpl的create()方法。

@Service
@Slf4j
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
    
    ...

    /**
     * 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
     * 简单说：下订单->扣库存->减余额->改状态
     */
    @Override
    //rollbackFor = Exception.class表示对任意异常都进行回滚
    @GlobalTransactional(name = "fsp-create-order",rollbackFor = Exception.class)
    public void create(Order order)
    {
		...
    }
}

还是模拟AccountServiceImpl添加超时，下单后数据库数据并没有任何改变，记录都添加不进来，达到出异常，数据库回滚的效果。

Seata之原理简介

2019年1月份蚂蚁金服和阿里巴巴共同开源的分布式事务解决方案。

Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture，简单可扩展自治事务框架。

分布式事务的执行流程

• TM开启分布式事务(TM向TC注册全局事务记录) ;
• 按业务场景，编排数据库、服务等事务内资源(RM向TC汇报资源准备状态) ;
• TM结束分布式事务，事务一阶段结束(TM通知TC提交/回滚分布式事务) ;
• TC汇总事务信息，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。

AT模式如何做到对业务的无侵入

• 是什么

  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。

整体机制

两阶段提交协议的演变：

• 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。

• 一阶段加载

在一阶段，Seata会拦截“业务SQL”

1. 解析SQL语义，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”
2. 执行“业务SQL" 更新业务数据，在业务数据更新之后,
3. 其保存成"after image”，最后生成行锁

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

• 二阶段提交

二阶段如果顺利提交的话，因为"业务SQL"在一阶段已经提交至数据库，所以Seata框架只需将一阶段保存的快照数据和行锁删掉，完成数据清理即可。

• 二阶段回滚

二阶段如果是回滚的话，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；但在还原前要首先要校验脏写，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写, 出现脏写就需要转人工处理。

补充