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tcc分布式事務(wù)框架體系解析

 更新時間:2022年03月01日 09:00:52   作者:kl  
這篇文章主要為大家介紹了tcc分布式事務(wù)框架體系結(jié)構(gòu)的解析說明,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步

前言碎語

樓主之前推薦過2pc的分布式事務(wù)框架LCN。今天來詳細(xì)聊聊TCC事務(wù)協(xié)議。

首先我們了解下什么是tcc,如下圖

tcc分布式事務(wù)協(xié)議控制整體業(yè)務(wù)事務(wù)分為三個階段。

try:執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯

confirm:確定業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行無誤后,確定業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行完成

cancel:假如try階段有問題,執(zhí)行cancel階段邏輯,取消try階段的數(shù)據(jù)

這就需要我們在設(shè)計業(yè)務(wù)時,在try階段多想想業(yè)務(wù)處理的折中狀態(tài),比如,處理中,支付中,進(jìn)行中等,在confirm階段變更為處理完成,或者在cancel階段變更為處理失敗。

以電商下單為例

假設(shè)我們有一個電商下單的業(yè)務(wù),有三個服務(wù)組成,訂單服務(wù)處理下單邏輯,庫存服務(wù)處理減庫存邏輯,支付服務(wù)處理減賬戶余額邏輯。在下單服務(wù)里先后調(diào)用減庫存和減余額的方法。如果使用tcc分布式事務(wù)來協(xié)調(diào)事務(wù),我們服務(wù)就要做如下設(shè)計:

訂單服務(wù):

  • try:支付狀態(tài)設(shè)置為支付中
  • confirm:設(shè)置為支付完成
  • cancel:設(shè)置為支付失敗

庫存服務(wù):

多加一個鎖定庫存的字段記錄,用于記錄業(yè)務(wù)處理中狀態(tài)

  • try:總庫存-1,鎖定庫存+1
  • confirm:鎖定庫存-1
  • cancel:總庫存+1,鎖定庫存-1

支付服務(wù):

多加一個凍結(jié)金額的字段記錄,用于記錄業(yè)務(wù)處理中狀態(tài)

  • try:余額-1,凍結(jié)金額+1
  • confirm:凍結(jié)金額-1
  • cancel:余額+1,凍結(jié)金額-1

tcc分布式事務(wù)在這里起到了一個事務(wù)協(xié)調(diào)者的角色。真實業(yè)務(wù)只需要調(diào)用try階段的方法。confirm和cancel階段的額方法由tcc框架來幫我們調(diào)用完成最終業(yè)務(wù)邏輯。下面我們假設(shè)如下三個場景的業(yè)務(wù)情況,看tcc如何協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)最終一致的。

  • 服務(wù)一切正常:所有服務(wù)的try方法執(zhí)行后都沒有問題,庫存足夠,余額足夠。tcc事務(wù)協(xié)調(diào)器會觸發(fā)訂單服務(wù)的confirm方法,將訂單更新為支付完成,觸發(fā)庫存服務(wù)的confirm方法鎖定庫存-1,觸發(fā)支付服務(wù)的confirm方法凍結(jié)金額-1
  • 庫存服務(wù)故障,無法調(diào)通:這個時候訂單已經(jīng)生成,狀態(tài)為待支付。當(dāng)調(diào)用庫存超時拋異常后,tcc事務(wù)協(xié)調(diào)器會觸發(fā)訂單服務(wù)的cancel方法將訂單狀態(tài)更新為支付失敗。
  • 支付服務(wù)故障,無法調(diào)通:這個時候訂單已經(jīng)生成,狀態(tài)為待支付,總庫存-1,鎖定庫存+1了。當(dāng)調(diào)用支付服務(wù)超時拋異常時,tcc事務(wù)協(xié)調(diào)器會觸發(fā)訂單服務(wù)的cancel方法將訂單狀態(tài)更新為支付失敗,觸發(fā)庫存服務(wù)的cancel方法將庫存+1,鎖定庫存-1。

hmily事務(wù)框架怎么做的?

通過上面對tcc事務(wù)協(xié)議說明大家應(yīng)該都了解了tcc的處理協(xié)調(diào)機(jī)制,下面我們來看看hmily是怎么做到的,我們以接入支持dubbo服務(wù)為例。

概要:首先最基礎(chǔ)兩個應(yīng)用點是aop和dubbo的filter機(jī)制,其次針對一組事務(wù),定義了啟動事務(wù)處理器,參與事務(wù)處理器去協(xié)調(diào)處理不同的事務(wù)單元。外加一個disruptor+ScheduledService處理事務(wù)日志,補(bǔ)償處理失敗的事務(wù)。

hmily框架以@Hmily注解為切入點,定義了一個環(huán)繞織入的切面,注解必填兩個參數(shù)confirmMethod和cancelMethod,也就是tcc協(xié)調(diào)的兩個階段方法。在需要tcc事務(wù)的方法上面加上這個注解,也就托管了tcc三個階段的處理流程。下面是aspect切面的抽象類,不同的RPC框架支持會有不同的實現(xiàn) 。其中真正處理業(yè)務(wù)邏輯需要實現(xiàn)HmilyTransactionInterceptor接口。

實現(xiàn)HmilyTransactionInterceptor接口

@Aspect
public abstract class AbstractHmilyTransactionAspect {
    private HmilyTransactionInterceptor hmilyTransactionInterceptor;
    protected void setHmilyTransactionInterceptor(final HmilyTransactionInterceptor hmilyTransactionInterceptor) {
        this.hmilyTransactionInterceptor = hmilyTransactionInterceptor;
    }
    /**
     * this is point cut with {@linkplain Hmily }.
     */
    @Pointcut("@annotation(org.dromara.hmily.annotation.Hmily)")
    public void hmilyInterceptor() {
    }
    /**
     * this is around in {@linkplain Hmily }.
     * @param proceedingJoinPoint proceedingJoinPoint
     * @return Object
     * @throws Throwable  Throwable
     */
    @Around("hmilyInterceptor()")
    public Object interceptTccMethod(final ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {
        return hmilyTransactionInterceptor.interceptor(proceedingJoinPoint);
    }
    /**
     * spring Order.
     *
     * @return int
     */
    public abstract int getOrder();
}

dubbo的aspect抽象實現(xiàn)

@Aspect
@Component
public class DubboHmilyTransactionAspect extends AbstractHmilyTransactionAspect implements Ordered {
    @Autowired
    public DubboHmilyTransactionAspect(final DubboHmilyTransactionInterceptor dubboHmilyTransactionInterceptor) {
        super.setHmilyTransactionInterceptor(dubboHmilyTransactionInterceptor);
    }
    @Override
    public int getOrder() {
        return Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE;
    }
}

dubbo的HmilyTransactionInterceptor實現(xiàn)

@Component
public class DubboHmilyTransactionInterceptor implements HmilyTransactionInterceptor {
    private final HmilyTransactionAspectService hmilyTransactionAspectService;
    @Autowired
    public DubboHmilyTransactionInterceptor(final HmilyTransactionAspectService hmilyTransactionAspectService) {
        this.hmilyTransactionAspectService = hmilyTransactionAspectService;
    }
  @Override
public Object interceptor(final ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
    final String context = RpcContext.getContext().getAttachment(CommonConstant.HMILY_TRANSACTION_CONTEXT);
    HmilyTransactionContext hmilyTransactionContext;
    //判斷dubbo上下文中是否攜帶了tcc事務(wù),如果有就取出反序列化為事務(wù)上下文對象
    if (StringUtils.isNoneBlank(context)) {
        hmilyTransactionContext = GsonUtils.getInstance().fromJson(context, HmilyTransactionContext.class);
        RpcContext.getContext().getAttachments().remove(CommonConstant.HMILY_TRANSACTION_CONTEXT);
    } else {
        //如果dubbo上下文中沒有,就從當(dāng)前上下文中獲取。如果是事務(wù)發(fā)起者,這里其實也獲取不到事務(wù)
        hmilyTransactionContext = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get();
    }
    return hmilyTransactionAspectService.invoke(hmilyTransactionContext, pjp);
}
}

這里主要判斷了dubbo上下文中是否攜帶了tcc事務(wù)。如果沒有就從當(dāng)前線程上下文中獲取,如果是事務(wù)的發(fā)起者,這里其實獲取不到事務(wù)上下文對象的。在invoke里有個獲取事務(wù)處理器的邏輯,如果事務(wù)上下文入?yún)?為null,那么獲取到的就是啟動事務(wù)處理器。

啟動事務(wù)處理器處理邏輯如下

public Object handler(final ProceedingJoinPoint point, final HmilyTransactionContext context)
        throws Throwable {
    System.err.println("StarterHmilyTransactionHandler");
    Object returnValue;
    try {
        HmilyTransaction hmilyTransaction = hmilyTransactionExecutor.begin(point);
        try {
            //execute try
            returnValue = point.proceed();
            hmilyTransaction.setStatus(HmilyActionEnum.TRYING.getCode());
            hmilyTransactionExecutor.updateStatus(hmilyTransaction);
        } catch (Throwable throwable) {
            //if exception ,execute cancel
            final HmilyTransaction currentTransaction = hmilyTransactionExecutor.getCurrentTransaction();
            executor.execute(() -> hmilyTransactionExecutor
                    .cancel(currentTransaction));
            throw throwable;
        }
        //execute confirm
        final HmilyTransaction currentTransaction = hmilyTransactionExecutor.getCurrentTransaction();
        executor.execute(() -> hmilyTransactionExecutor.confirm(currentTransaction));
    } finally {
        HmilyTransactionContextLocal.getInstance().remove();
        hmilyTransactionExecutor.remove();
    }
    return returnValue;
}

真正業(yè)務(wù)處理方法,point.proceed();被try,catch包起來了,如果try里面的方法出現(xiàn)異常,就會走h(yuǎn)milyTransactionExecutor.cancel(currentTransaction)的邏輯,如果成功,就走h(yuǎn)milyTransactionExecutor.confirm(currentTransaction)邏輯。其中cancel和confirm里都有協(xié)調(diào)參與者事務(wù)的處理邏輯,以confirm邏輯為例。

public void confirm(final HmilyTransaction currentTransaction) throws HmilyRuntimeException {
    LogUtil.debug(LOGGER, () -> "tcc confirm .......!start");
    if (Objects.isNull(currentTransaction) || CollectionUtils.isEmpty(currentTransaction.getHmilyParticipants())) {
        return;
    }
    currentTransaction.setStatus(HmilyActionEnum.CONFIRMING.getCode());
    updateStatus(currentTransaction);
    final ListhmilyParticipants = currentTransaction.getHmilyParticipants();
    ListfailList = Lists.newArrayListWithCapacity(hmilyParticipants.size());
    boolean success = true;
    if (CollectionUtils.isNotEmpty(hmilyParticipants)) {
        for (HmilyParticipant hmilyParticipant : hmilyParticipants) {
            try {
                HmilyTransactionContext context = new HmilyTransactionContext();
                context.setAction(HmilyActionEnum.CONFIRMING.getCode());
                context.setRole(HmilyRoleEnum.START.getCode());
                context.setTransId(hmilyParticipant.getTransId());
                HmilyTransactionContextLocal.getInstance().set(context);
                executeParticipantMethod(hmilyParticipant.getConfirmHmilyInvocation());
            } catch (Exception e) {
                LogUtil.error(LOGGER, "execute confirm :{}", () -> e);
                success = false;
                failList.add(hmilyParticipant);
            } finally {
                HmilyTransactionContextLocal.getInstance().remove();
            }
        }
        executeHandler(success, currentTransaction, failList);
    }
}

可以看到executeParticipantMethod(hmilyParticipant.getConfirmHmilyInvocation()),這里執(zhí)行了事務(wù)參與者的confirm方法。同理cancel里面也有類似代碼,執(zhí)行事務(wù)參與者的cancel方法。那么事務(wù)參與者的信息是怎么獲取到的呢?我們需要回到一開始提到的dubbo的filter機(jī)制。

@Activate(group = {Constants.SERVER_KEY, Constants.CONSUMER})
public class DubboHmilyTransactionFilter implements Filter {
    private HmilyTransactionExecutor hmilyTransactionExecutor;
    /**
     * this is init by dubbo spi
     * set hmilyTransactionExecutor.
     *
     * @param hmilyTransactionExecutor {@linkplain HmilyTransactionExecutor }
     */
    public void setHmilyTransactionExecutor(final HmilyTransactionExecutor hmilyTransactionExecutor) {
        this.hmilyTransactionExecutor = hmilyTransactionExecutor;
    }
    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Result invoke(final Invoker invoker, final Invocation invocation) throws RpcException {
        String methodName = invocation.getMethodName();
        Class clazz = invoker.getInterface();
        Class[] args = invocation.getParameterTypes();
        final Object[] arguments = invocation.getArguments();
        converterParamsClass(args, arguments);
        Method method = null;
        Hmily hmily = null;
        try {
            method = clazz.getMethod(methodName, args);
            hmily = method.getAnnotation(Hmily.class);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (Objects.nonNull(hmily)) {
            try {
                final HmilyTransactionContext hmilyTransactionContext = HmilyTransactionContextLocal.getInstance().get();
                if (Objects.nonNull(hmilyTransactionContext)) {
                    if (hmilyTransactionContext.getRole() == HmilyRoleEnum.LOCAL.getCode()) {
                        hmilyTransactionContext.setRole(HmilyRoleEnum.INLINE.getCode());
                    }
                    RpcContext.getContext().setAttachment(CommonConstant.HMILY_TRANSACTION_CONTEXT, GsonUtils.getInstance().toJson(hmilyTransactionContext));
                }
                final Result result = invoker.invoke(invocation);
                //if result has not exception
                if (!result.hasException()) {
                    final HmilyParticipant hmilyParticipant = buildParticipant(hmilyTransactionContext, hmily, method, clazz, arguments, args);
                    if (hmilyTransactionContext.getRole() == HmilyRoleEnum.INLINE.getCode()) {
                        hmilyTransactionExecutor.registerByNested(hmilyTransactionContext.getTransId(),
                                hmilyParticipant);
                    } else {
                        hmilyTransactionExecutor.enlistParticipant(hmilyParticipant);
                    }
                } else {
                    throw new HmilyRuntimeException("rpc invoke exception{}", result.getException());
                }
                return result;
            } catch (RpcException e) {
                e.printStackTrace();
                throw e;
            }
        } else {
            return invoker.invoke(invocation);
        }
    }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    private HmilyParticipant buildParticipant(final HmilyTransactionContext hmilyTransactionContext,
                                              final Hmily hmily,
                                              final Method method, final Class clazz,
                                              final Object[] arguments, final Class... args) throws HmilyRuntimeException {
        if (Objects.isNull(hmilyTransactionContext)
                || (HmilyActionEnum.TRYING.getCode() != hmilyTransactionContext.getAction())) {
            return null;
        }
        //獲取協(xié)調(diào)方法
        String confirmMethodName = hmily.confirmMethod();
        if (StringUtils.isBlank(confirmMethodName)) {
            confirmMethodName = method.getName();
        }
        String cancelMethodName = hmily.cancelMethod();
        if (StringUtils.isBlank(cancelMethodName)) {
            cancelMethodName = method.getName();
        }
        HmilyInvocation confirmInvocation = new HmilyInvocation(clazz, confirmMethodName, args, arguments);
        HmilyInvocation cancelInvocation = new HmilyInvocation(clazz, cancelMethodName, args, arguments);
        //封裝調(diào)用點
        return new HmilyParticipant(hmilyTransactionContext.getTransId(), confirmInvocation, cancelInvocation);
    }
    private void converterParamsClass(final Class[] args, final Object[] arguments) {
        if (arguments == null || arguments.length < 1) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arguments.length; i++) {
            args[i] = arguments[i].getClass();
        }
    }
}

需要注意三個地方

  • 一個是filter的group定義@Activate(group = {Constants.SERVER_KEY, Constants.CONSUMER}),這里這樣定義后,就只有服務(wù)的消費者會生效,也就是事務(wù)的發(fā)起者,服務(wù)的調(diào)用方會進(jìn)filter的invoke邏輯。
  • 只有加@Hmily注解的方法或進(jìn)事務(wù)處理邏輯,其他的方法直接跳過處理
  • 最關(guān)鍵的是buildParticipant(hmilyTransactionContext, hmily, method, clazz, arguments, args)方法。dubbo的filter唯一的作用就是收集事務(wù)參與者信息并更新當(dāng)前事務(wù)上線文信息。那么在事務(wù)協(xié)調(diào)時就能夠從當(dāng)前事務(wù)上線文里面獲取到需要協(xié)調(diào)的事務(wù)參與者信息了。

參數(shù)者事務(wù)處理器

public Object handler(final ProceedingJoinPoint point, final HmilyTransactionContext context) throws Throwable {
    HmilyTransaction hmilyTransaction = null;
    HmilyTransaction currentTransaction;
    switch (HmilyActionEnum.acquireByCode(context.getAction())) {
        case TRYING:
            try {
                hmilyTransaction = hmilyTransactionExecutor.beginParticipant(context, point);
                final Object proceed = point.proceed();
                hmilyTransaction.setStatus(HmilyActionEnum.TRYING.getCode());
                //update log status to try
                hmilyTransactionExecutor.updateStatus(hmilyTransaction);
                return proceed;
            } catch (Throwable throwable) {
                //if exception ,delete log.
                hmilyTransactionExecutor.deleteTransaction(hmilyTransaction);
                throw throwable;
            } finally {
               HmilyTransactionContextLocal.getInstance().remove();
            }
        case CONFIRMING:
            currentTransaction = HmilyTransactionCacheManager.getInstance().getTccTransaction(context.getTransId());
            hmilyTransactionExecutor.confirm(currentTransaction);
            break;
        case CANCELING:
            currentTransaction = HmilyTransactionCacheManager.getInstance().getTccTransaction(context.getTransId());
            hmilyTransactionExecutor.cancel(currentTransaction);
            break;
        default:
            break;
    }
    Method method = ((MethodSignature) (point.getSignature())).getMethod();
    logger.error(HmilyActionEnum.acquireByCode(context.getAction()).getDesc());
    return DefaultValueUtils.getDefaultValue(method.getReturnType());
}

參與者事務(wù)處理器的邏輯比啟動事務(wù)處理器要簡單很多,try階段記錄事務(wù)日志用于事務(wù)補(bǔ)償?shù)臅r候使用。其他的confirm和cancel都是由啟動事務(wù)管理器來觸發(fā)調(diào)用執(zhí)行的。這個地方之前糾結(jié)了樓主幾個小時,怎么一個環(huán)繞織入的切面會被觸發(fā)執(zhí)行兩次,其實是啟動事務(wù)處理器里的confirm或cancel觸發(fā)的。

disruptor+ScheduledService處理事務(wù)日志,補(bǔ)償處理失敗的事務(wù)

這個不細(xì)聊了,簡述下。disruptor是一個高性能的隊列。對事務(wù)日志落地的所有操作都是通過disruptor來異步完成的。ScheduledService默認(rèn)128秒執(zhí)行一次,來檢查是否有處理失敗的事務(wù)日志,用于補(bǔ)償事務(wù)協(xié)調(diào)失敗的事務(wù)

文末結(jié)語

相比較2pc的LCN而言,tcc分布式事務(wù)對業(yè)務(wù)侵入性更高。也因2pc的長時間占用事務(wù)資源,tcc的性能肯定比2pc要好。兩者之間本身不存在誰優(yōu)誰劣的問題。所以在做分布式事務(wù)選型時,選一個對的適合自身業(yè)務(wù)的分布式事務(wù)框架就比較重要了。

以上就是tcc分布式事務(wù)框架體系解析的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于tcc分布式事務(wù)框架的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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    2021-03-03
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    2021-05-05
  • Java中的@PreAuthorize注解源碼解析

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    2023-10-10
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    最近一直在學(xué)習(xí)web項目,當(dāng)然也會涉及與數(shù)據(jù)庫的連接這塊,這里就總結(jié)一下在IDEA中如何進(jìn)行MySQL數(shù)據(jù)庫的連接,這里提一下我的電腦是MAC系統(tǒng),使用的編碼軟件是IDEA,數(shù)據(jù)庫是MySQL
    2021-09-09

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