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Java分布式事務管理框架之Seata

更新時間：2022年07月29日 10:48:51 作者：kaico2018

這篇文章主要介紹了Java分布式事務框架Seata，分布式事務是指事務的參與者、支持事務的服務器、資源服務器以及事務管理器分別位于不同的分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點之上

Seata介紹

Seata:Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture，簡易可擴展的自治式分布式事務管理框架，其前身是fescar。是一種簡單分布式事務的解決方案。Seata 是一款開源的分布式事務解決方案，致力于提供高性能和簡單易用的分布式事務服務。Seata 將為用戶提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事務模式，為用戶打造一站式的分布式解決方案。

官方文檔：https://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html

三大組件

事務協(xié)調(diào)器（TC）：維護全局事務和分支事務的狀態(tài)，驅動全局提交或回滾，相當于是協(xié)調(diào)者。

事務管理器（TM）：定義全局事務的范圍：開始全局事務，提交或回滾全局事務，相當于LCN中發(fā)起方。

資源管理器（RM）：管理分支事務正在處理的資源，與TC進行對話以注冊分支事務并報告分支事務的狀態(tài)，并驅動分支事務的提交或回滾，相當于是LCN中的參與方

實現(xiàn)原理

發(fā)起方™和我們的參與方(RM)項目啟動之后和協(xié)調(diào)者TC保持長連接；
發(fā)起方™調(diào)用接口之前向TC獲取一個全局的事務的id 為xid，注冊到 seata 中．Aop實現(xiàn)
使用feign客戶端調(diào)用接口的時候，seata重寫了feign客戶端，在請求中傳遞該xid。
參與方（RM）從請求頭中獲取到該xid，方法執(zhí)行完后不會立馬提交而是等待協(xié)調(diào)者告訴提交狀態(tài)。

四種事務模式

第一種、AT

使用這種模式有個前提：

基于支持本地 ACID 事務的關系型數(shù)據(jù)庫。
Java 應用，通過 JDBC 訪問數(shù)據(jù)庫。

實現(xiàn)過程分為兩個階段：

一階段：

在一階段中，Seata會攔截“業(yè)務SQL“，首先解析SQL語義，找到要更新的業(yè)務數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)被更新前，保存下來"undo"，然后執(zhí)行”業(yè)務SQL“更新數(shù)據(jù)，更新之后再次保存數(shù)據(jù)”redo“，最后生成行鎖，這些操作都在本地數(shù)據(jù)庫事務內(nèi)完成，這樣保證了一階段的原子性。

解析 SQL：得到 SQL 的類型（UPDATE），表（product），條件（where name = ‘TXC’）等相關的信息。
查詢前鏡像：根據(jù)解析得到的條件信息，生成查詢語句，定位數(shù)據(jù)。
執(zhí)行業(yè)務 SQL：更新這條記錄的 name 為 ‘GTS’。
查詢后鏡像：根據(jù)前鏡像的結果，通過主鍵定位數(shù)據(jù)。
插入回滾日志：把前后鏡像數(shù)據(jù)以及業(yè)務 SQL 相關的信息組成一條回滾日志記錄，插入到 UNDO_LOG 表中。
提交前，向 TC 注冊分支：申請 product 表中，主鍵值等于 1 的記錄的全局鎖。
本地事務提交：業(yè)務數(shù)據(jù)的更新和前面步驟中生成的 UNDO LOG 一并提交。
將本地事務提交的結果上報給 TC。

二階段：

相對一階段，二階段比較簡單，負責整體的回滾和提交，如果之前的一階段中有本地事務沒有通過，那么就執(zhí)行全局回滾，否在執(zhí)行全局提交，回滾用到的就是一階段記錄的"undo Log"，通過回滾記錄生成反向更新SQL并執(zhí)行，以完成分支的回滾。當然事務完成后會釋放所有資源和刪除所有日志。

事務回滾的情況

收到 TC 的分支回滾請求，開啟一個本地事務，執(zhí)行如下操作。
通過 XID 和 Branch ID 查找到相應的 UNDO LOG 記錄。
數(shù)據(jù)校驗：拿 UNDO LOG 中的后鏡與當前數(shù)據(jù)進行比較，如果有不同，說明數(shù)據(jù)被當前全局事務之外的動作做了修改。這種情況，需要根據(jù)配置策略來做處理
根據(jù) UNDO LOG 中的前鏡像和業(yè)務 SQL 的相關信息生成并執(zhí)行回滾的語句
提交本地事務。并把本地事務的執(zhí)行結果（即分支事務回滾的結果）上報給 TC。

事務提交的情況

收到 TC 的分支提交請求，把請求放入一個異步任務的隊列中，馬上返回提交成功的結果給 TC。
異步任務階段的分支提交請求將異步和批量地刪除相應 UNDO LOG 記錄。

**總結：**AT模式是一種無侵入的分布式事務解決方案，在 AT 模式下，用戶只需關注自己的“業(yè)務 SQL”，用戶的 “業(yè)務 SQL” 作為一階段，Seata 框架會自動生成事務的二階段提交和回滾操作。該模式會根據(jù)用戶執(zhí)行的SQL生成對應的回滾數(shù)據(jù)的SQL語句，然后根據(jù)事務的提交還是回滾來執(zhí)行回滾的SQL語句還是刪除對應的UNDO LOG 記錄（SQL語句）。

第二種、TCC

不依賴于底層數(shù)據(jù)資源的事務支持：是指支持把自定義的分支事務納入到全局事務的管理中。

一階段 prepare 行為：調(diào)用自定義的 prepare 邏輯。
二階段 commit 行為：調(diào)用自定義的 commit 邏輯。
二階段 rollback 行為：調(diào)用自定義的 rollback 邏輯。

第三種、Saga

Saga模式是SEATA提供的長事務解決方案，在Saga模式中，業(yè)務流程中每個參與者都提交本地事務，當出現(xiàn)某一個參與者失敗則補償前面已經(jīng)成功的參與者，一階段正向服務和二階段補償服務都由業(yè)務開發(fā)實現(xiàn)。

第四種、XA

在 Seata 定義的分布式事務框架內(nèi)，利用事務資源（數(shù)據(jù)庫、消息服務等）對 XA 協(xié)議的支持，以 XA 協(xié)議的機制來管理分支事務的一種事務模式。

使用前提：支持XA 事務的數(shù)據(jù)庫。Java 應用，通過 JDBC 訪問數(shù)據(jù)庫。

這里主要介紹使用AT模式，后續(xù)提供每種模式的實現(xiàn)方式、代碼案例。

搭建seata服務端

單機版安裝

下載地址：https://github.com/seata/seata/releases

這里使用的是1.4.2版本

學習和測試建議使用單機版，簡單搭建，生成環(huán)境不建議。

直接在github上下載對應的軟件包，一鍵啟動即可，默認是file模式，也就是數(shù)據(jù)以文件的形式保存本地。

解壓之后，進入bin目錄執(zhí)行對應的啟動命令即可：windows環(huán)境執(zhí)行 bat文件，Linux環(huán)境執(zhí)行 sh文件。

啟動成功：

數(shù)據(jù)保存在本地

集群安裝

首先準備mysql、nacos環(huán)境，在準備至少兩臺服務器，這里數(shù)據(jù)存到MySQL中去。

多個 Seata TC Server 通過 db 數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)全局事務會話信息的共享。同時，每個 Seata TC Server 可以注冊自己到注冊中心上，方便應用從注冊中心獲得到他們。

初始化SQL語句（可以去github中找到，源碼中也有），seata框架需要用的數(shù)據(jù)庫表

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(6),
    `gmt_modified`      DATETIME(6),
    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(128),
    `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;

每個seata服務節(jié)點的配置信息修改：主要修改下面兩個文件

file.conf文件的修改：注意mysql 的版本，我這里使用的是MySQL8

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.cj.jdbc.Driver"
    ## if using mysql to store the data, recommend add rewriteBatchedStatements=true in jdbc connection param
    url = "jdbc:mysql://www.kaicostudy.com:3306/transaction_seata?rewriteBatchedStatements=true"
    user = "root"
    password = "123456"
    minConn = 5
    maxConn = 100
    globalTable = "global_table"
    branchTable = "branch_table"
    lockTable = "lock_table"
    queryLimit = 100
    maxWait = 5000
  }
}

registry.conf 文件的修改：

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

nacos {
application = "seata-server"
serverAddr = "www.kaicostudy.com:8848"
group = "SEATA_GROUP"
namespace = ""
cluster = "default"
username = ""
password = ""
}
}

config {
# file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3
type = "nacos"

nacos {
serverAddr = "www.kaicostudy.com:8848"
namespace = ""
group = "SEATA_GROUP"
username = ""
password = ""
dataId = "seataServer.properties"
}
}