Seata分布式事务实战AT模式

目录

分布式事务简介

典型的分布式事务应用场景

两阶段提交协议(2PC)

2PC存在的问题

什么是Seata？

Seata的三大角色

Seata AT模式的设计思路

一阶段

二阶段

Seata快速开始

Seata Server（TC）环境搭建

db存储模式+Nacos(注册&配置中心)方式部署

Seata Client快速开始

Spring Cloud Alibaba整合Seata AT模式实战

分布式事务简介

        在微服务架构中，完成某一个业务功能可能需要横跨多个服务，操作多个数据库。这就涉及到到了分布式事务，需要操作的资源位于多个资源服务器上，而应用需要保证对于多个资源服务器的数据操作，要么全部成功，要么全部失败。本质上来说，分布式事务就是为了保证不同资源服务器的数据一致性。

典型的分布式事务应用场景

跨库事务

跨库事务指的是，一个应用某个功能需要操作多个库，不同的库中存储不同的业务数据。

  

分库分表

通常一个库数据量比较大或者预期未来的数据量比较大，都会进行分库分表。

   

微服务架构

   

      Service A完成某个功能需要直接操作数据库，同时需要调用Service B和Service C，而Service B又同时操作了2个数据库，Service C也操作了一个库。需要保证这些跨服务调用对多个数据库的操作要么都成功，要么都失败。

两阶段提交协议(2PC)

两阶段提交（Two Phase Commit），就是将提交(commit)过程划分为2个阶段(Phase)：

阶段1：

       TM通知各个RM准备提交它们的事务分支。如果RM判断自己进行的工作可以被提交，那就对工作内容进行持久化，再给TM肯定答复。要是发生了其他情况，那给TM的都是否定答复。

       以mysql数据库为例，在第一阶段，事务管理器向所有涉及到的数据库服务器发出prepare"准备提交"请求，数据库收到请求后执行数据修改和日志记录等处理，处理完成后只是把事务的状态改成"可以提交",然后把结果返回给事务管理器。

阶段2

       TM根据阶段1各个RM prepare的结果，决定是提交还是回滚事务。如果所有的RM都prepare成功，那么TM通知所有的RM进行提交。如果有RM prepare失败的话，则TM通知所有RM回滚自己的事务分支。

       以mysql数据库为例，如果第一阶段中所有数据库都prepare成功，那么事务管理器向数据库服务器发出"确认提交"请求，数据库服务器把事务的"可以提交"状态改为"提交完成"状态，然后返回应答。如果在第一阶段内有任何一个数据库的操作发生了错误，或者事务管理器收不到某个数据库的回应，则认为事务失败，回撤所有数据库的事务。数据库服务器收不到第二阶段的确认提交请求，也会把"可以提交"的事务回撤。

       两阶段提交方案下全局事务的ACID特性，是依赖于RM的。一个全局事务内部包含了多个独立的事务分支，这一组事务分支要么都成功，要么都失败。各个事务分支的ACID特性共同构成了全局事务的ACID特性。也就是将单个事务分支支持的ACID特性提升一个层次到分布式事务的范畴。

2PC存在的问题

同步阻塞问题

       2PC 中的参与者是阻塞的。在第一阶段收到请求后就会预先锁定资源，一直到 commit 后才会释放。

单点故障

       由于协调者的重要性，一旦协调者TM发生故障，参与者RM会一直阻塞下去。尤其在第二阶段，协调者发生故障，那么所有的参与者还都处于锁定事务资源的状态中，而无法继续完成事务操作。

数据不一致

       若协调者第二阶段发送提交请求时崩溃，可能部分参与者收到commit请求提交了事务，而另一部分参与者未收到commit请求而放弃事务，从而造成数据不一致的问题。

什么是Seata？

        Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 将为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。AT模式是阿里首推的模式，阿里云上有商用版本的GTS（Global Transaction Service 全局事务服务）。

Seata的三大角色

在 Seata 的架构中，一共有三个角色：

  • 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。

其中，TC 为单独部署的 Server 服务端，TM 和 RM 为嵌入到应用中的 Client 客户端。

Seata AT模式的设计思路

Seata AT模式的核心是对业务无侵入，是一种改进后的两阶段提交，其设计思路如下:

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：如果成功提交异步化，非常快速地完成。如果失败回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿。

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

分布式事务操作成功，则TC通知RM异步删除undolog。

        分布式事务操作失败，TM向TC发送回滚请求，RM 收到协调器TC发来的回滚请求，通过 XID 和 Branch ID 找到相应的回滚日志记录，通过回滚记录生成反向的更新 SQL 并执行，以完成分支的回滚。

Seata快速开始

       Seata分TC、TM和RM三个角色，TC（Server端）为单独服务端部署，TM和RM（Client端）由业务系统集成。

Seata Server（TC）环境搭建

Server端存储模式（store.mode）支持三种：

  • file：单机模式，全局事务会话信息内存中读写并持久化本地文件root.data，性能较高。
  • db：高可用模式，全局事务会话信息通过db共享，相应性能差些。
  • redis：1.3及以上版本支持,性能较高,存在事务信息丢失风险,请提前配置适合当前场景的redis持久化配置。

资源目录：

  • client
    • 存放client端sql脚本，参数配置。
  • config-center
    • 各个配置中心参数导入脚本，config.txt(包含server和client)为通用参数文件。
  • server
    • server端数据库脚本及各个容器配置。
db存储模式+Nacos(注册&配置中心)方式部署

步骤一：下载安装包

Releases · apache/incubator-seata · GitHub

                

步骤二：建表(db模式)

创建数据库seata，执行sql脚本，https://github.com/seata/seata/tree/v1.5.1/script/server/db

步骤三：配置Nacos注册中心

       注册中心可以说是微服务架构中的”通讯录“，它记录了服务和服务地址的映射关系。在分布式架构中，服务会注册到注册中心，当服务需要调用其它服务时，就到注册中心找到服务的地址，进行调用。比如Seata Client端(TM,RM)，发现Seata Server(TC)集群的地址,彼此通信。

注意：Seata的注册中心是作用于Seata自身的，和Spring Cloud的注册中心无关。

Seata支持的注册中心：

eureka、consul、nacos、etcd、zookeeper、sofa、redis、file (直连)

配置将Seata Server注册到Nacos，修改conf/application.yml文件

registry:# support: nacos, eureka, redis, zk, consul, etcd3, sofatype: nacosnacos:application: seata-serverserver-addr: 127.0.0.1:8848group: SEATA_GROUPnamespace:cluster: defaultusername:password:

注意：请确保client与server的注册处于同一个namespace和group，不然会找不到服务。

启动 Seata-Server 后，会发现Server端的服务出现在 Nacos 控制台中的注册中心列表中。

步骤四：配置Nacos配置中心

        配置中心可以说是一个"大货仓",内部放置着各种配置文件,你可以通过自己所需进行获取配置加载到对应的客户端。比如Seata Client端(TM,RM),Seata Server(TC),会去读取全局事务开关,事务会话存储模式等信息。

注意：Seata的配置中心是作用于Seata自身的，和Spring Cloud的配置中心无关。

Seata支持的配置中心：

nacos、consul、apollo、etcd、zookeeper、file (读本地文件, 包含conf、properties、yml配置文件的支持)。

1）配置Nacos配置中心地址，修改conf/application.yml文件

seata:config:# support: nacos, consul, apollo, zk, etcd3type: nacosnacos:server-addr: 127.0.0.1:8848namespace: 7e838c12-8554-4231-82d5-6d93573ddf32group: SEATA_GROUPdata-id: seataServer.propertiesusername:password:

2）上传配置至Nacos配置中心

https://github.com/seata/seata/tree/v1.5.1/script/config-center

a) 获取/seata/script/config-center/config.txt，修改为db存储模式，并修改mysql连接配置。

store.mode=db
store.lock.mode=db
store.session.mode=db
store.db.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
store.db.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?useUnicode=true&rewriteBatchedStatements=true
store.db.user=root
store.db.password=root

b) 配置事务分组， 要与client配置的事务分组一致

  • 事务分组：seata的资源逻辑，可以按微服务的需要，在应用程序（客户端）对自行定义事务分组，每组取一个名字。
  • 集群：seata-server服务端一个或多个节点组成的集群cluster。 应用程序（客户端）使用时需要指定事务逻辑分组与Seata服务端集群的映射关系。

c) 在nacos配置中心中新建配置，dataId为seataServer.properties，配置内容为上面修改后的config.txt中的配置信息。

从v1.4.2版本开始，seata已支持从一个Nacos dataId中获取所有配置信息,你只需要额外添加一个dataId配置项。

步骤五：启动Seata Server

windows 直接启动bin/seata-server.bat

启动成功，查看控制台，账号密码都是seata。http://localhost:7091/

在Nacos注册中心中可以查看到seata-server注册成功

Seata Client快速开始

Spring Cloud Alibaba整合Seata AT模式实战

业务场景

用户下单，整个业务逻辑由三个微服务构成：

  • 库存服务：对给定的商品扣除库存数量。
  • 订单服务：根据采购需求创建订单。
  • 帐户服务：从用户帐户中扣除余额。

      

1) 环境准备

父pom指定微服务版本

Spring Cloud Alibaba Version

Spring Cloud Version

Spring Boot Version

Seata Version

2.2.8.RELEASE

Spring Cloud Hoxton.SR12

2.3.12.RELEASE

1.5.1

启动Seata Server(TC)端，Seata Server使用nacos作为配置中心和注册中心。

启动nacos服务。

2) 微服务导入seata依赖

spring-cloud-starter-alibaba-seata内部集成了seata，并实现了xid传递

<!-- seata-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
</dependency>

3)微服务对应数据库中添加undo_log表(仅AT模式)

https://github.com/seata/seata/blob/v1.5.1/script/client/at/db/mysql.sql

-- for AT mode you must to init this sql for you business database. the seata server not need it.
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log`
(`branch_id`     BIGINT       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`)
) ENGINE = InnoDBAUTO_INCREMENT = 1DEFAULT CHARSET = utf8mb4 COMMENT ='AT transaction mode undo table';

4) 微服务application.yml中添加seata配置

seata:application-id: ${spring.application.name}# seata 服务分组，要与服务端配置service.vgroup_mapping的后缀对应tx-service-group: default_tx_groupregistry:# 指定nacos作为注册中心type: nacosnacos:application: seata-serverserver-addr: 127.0.0.1:8848namespace:group: SEATA_GROUPconfig:# 指定nacos作为配置中心type: nacosnacos:server-addr: 127.0.0.1:8848namespace: 7e838c12-8554-4231-82d5-6d93573ddf32group: SEATA_GROUPdata-id: seataServer.properties

注意：请确保client与server的注册中心和配置中心namespace和group一致。

5） 在全局事务发起者中添加@GlobalTransactional注解

核心代码

@Override
@GlobalTransactional(name="createOrder",rollbackFor=Exception.class)
public Order saveOrder(OrderVo orderVo){log.info("=============用户下单=================");log.info("当前 XID: {}", RootContext.getXID());// 保存订单Order order = new Order();order.setUserId(orderVo.getUserId());order.setCommodityCode(orderVo.getCommodityCode());order.setCount(orderVo.getCount());order.setMoney(orderVo.getMoney());order.setStatus(OrderStatus.INIT.getValue());Integer saveOrderRecord = orderMapper.insert(order);log.info("保存订单{}", saveOrderRecord > 0 ? "成功" : "失败");//扣减库存storageFeignService.deduct(orderVo.getCommodityCode(),orderVo.getCount());//扣减余额accountFeignService.debit(orderVo.getUserId(),orderVo.getMoney());//更新订单Integer updateOrderRecord = orderMapper.updateOrderStatus(order.getId(),OrderStatus.SUCCESS.getValue());log.info("更新订单id:{} {}", order.getId(), updateOrderRecord > 0 ? "成功" : "失败");return order;}

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