1、简介

1. 事务基本要求：ACID，原子性、一致性、隔离性、持久性。

2. 本章解决问题：

   基于微服务的分布式事务。在分布式系统下，一个业务跨越多个服务或数据源，每个服务都是一个分支事务，要保证所有分支事务最终状态一致，这样的事务就是分布式事务。

3. CAP定理

   1998年，加州大学的计算机科学家 Eric Brewer 提出，分布式系统有 3 个指标：

   • Consistency：一致性
   • Available：可用性
   • Partition tolerance：分区容错性

   于是 CAP 定理的内容为：

   • 分布式系统节点通过网络连接，一定会出现分区问题（P）
   • 当分区出现时，系统的一致性（C）和可用性（A）就无法同时满足

   我们之前搭建的 Elasticsearch 集群属于 CP，不属于 AP。

4. BASE理论

   解决CAP存在的问题

   • Basically Available（基本可用）：在分布式系统出现故障时，允许损失部分可用性，但保证核心可用。
   • Soft State（软状态）：在规定时间内允许出现不一致状态。
   • Eventually Consistent（最终一致性）：数据最终会达到一致性。

   解决的方式：

   • 【AP模式】：各子事务分别提交，允许出现结果的不一致，然后采用措施恢复数据，最终达到一致性。
   • 【CP模式】：各子事务执行后互相等待，同时提交、同时回滚，最终达到一致性。但在事务等待的过程，本次服务处于弱可用，同时因为各子事务必须彼此感知各自事务状态才能保证一致性，因此需要一个“事务协调者”负责协调，由此也诞生出了全局事务、分支事务的概念。

   

2、Seata简介

分布式事务解决方案，http://seata.io/zh-cn/

每个微服务都需配置 Seata，略微繁琐

1. 简介：
   • Seata 是 2019 年 1 月份蚂蚁金服与阿里巴巴共同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。

1. Seata 事务中有 3 个重要角色

   • TC（Transaction Coordinator）事务协调者：维护全局事务和分支事务的状态，协调全局事务的提交与回滚。
   • TM（Transaction Manager）事务管理器：定义全局事务的范围，开启、提交或回滚全局事务。
   • RM（Resource Manager）资源管理器：管理分支事务，向 TC 注册分支事务并报告状态，提供分支事务的提交与回滚功能。

   Seata 就是 TC（作为TC，搭建成功后我们不需要访问它，这是给 TM 和 RM 访问的），企业中需要搭建集群。

   

2. Seata提供了 4 种不同的分布式事务处理方案：

   • XA模式：强一致性分布阶段事务模式，牺牲一定可用性，无业务侵入。
   • AT模式（默认）：最终一致的分阶段事务模式，无业务侵入。
   • TCC模式：最终一致的分阶段事务模式，有业务侵入。
   • SAGA模式：长事务模式，有业务侵入。

   

3、安装

1. 下载 seata-server 包并解压：https://github.com/seata/seata/releases

2. 修改conf目录下的application.yml文件

1.4.2版本为registry.conf

server:
  port: 7091

spring:
  application:
    name: seata-server

logging:
  config: classpath:logback-spring.xml
  file:
    path: ${user.home}/logs/seata
  # 若无以下配置则注释
  # extend:
  #   logstash-appender:
  #     destination: 127.0.0.1:4560
  #   kafka-appender:
  #     bootstrap-servers: 127.0.0.1:9092
  #     topic: logback_to_logstash

console:
  user:
    username: seata
    password: seata

seata:
	# 配置中心
  config:
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      namespace: ""		# 命名空间为空，默认 public
      group: SEATA_GROUP
      username: nacos
      password: nacos
      data-id: seataServer.properties
  # 注册中心
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      namespace: ""
      group: DEFAULT_GROUP
      username: nacos
      password: nacos
      cluster: SH 	# SH表示上海
  # 已经配置了 nacos 作为配置中心，所以这里 store 与 server 不配置
  # store:
    # support: file 、 db 、 redis
    # mode: file
#  server:
#    service-port: 8091 #If not configured, the default is '${server.port} + 1000'
  security:
    secretKey: SeataSecretKey0c382ef121d778043159209298fd40bf3850a017
    tokenValidityInMilliseconds: 1800000
    ignore:
      urls: /,/**/*.css,/**/*.js,/**/*.html,/**/*.map,/**/*.svg,/**/*.png,/**/*.ico,/console-fe/public/**,/api/v1/auth/login

3. 新建数据库 seata，在此基础上新增两张表branch_table与global_table作事务管理。

SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

DROP TABLE IF EXISTS `branch_table`;
CREATE TABLE `branch_table`  (
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `transaction_id` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  `resource_group_id` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `resource_id` varchar(256) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `branch_type` varchar(8) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `status` tinyint(4) NULL DEFAULT NULL,
  `client_id` varchar(64) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `application_data` varchar(2000) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_create` datetime(6) NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_modified` datetime(6) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`branch_id`) USING BTREE,
  INDEX `idx_xid`(`xid`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;


DROP TABLE IF EXISTS `global_table`;
CREATE TABLE `global_table`  (
  `xid` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `transaction_id` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  `status` tinyint(4) NOT NULL,
  `application_id` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `transaction_service_group` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `transaction_name` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `timeout` int(11) NULL DEFAULT NULL,
  `begin_time` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  `application_data` varchar(2000) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_create` datetime NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_modified` datetime NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`xid`) USING BTREE,
  INDEX `idx_gmt_modified_status`(`gmt_modified`, `status`) USING BTREE,
  INDEX `idx_transaction_id`(`transaction_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

4. Nacos 新建配置文件

为 Seata 集群作准备

Nacos创建seataServer.properties配置文件，修改 MySQL 数据库信息，其余配置默认。

# 数据存储方式，db代表数据库
store.mode=db
store.db.datasource=druid
store.db.dbType=mysql
store.db.driverClassName=com.mysql.cj.jdbc.Driver
store.db.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?useUnicode=true&rewriteBatchedStatements=true
store.db.user=root
store.db.password=数据库密码
store.db.minConn=5
store.db.maxConn=30
store.db.globalTable=global_table
store.db.branchTable=branch_table
store.db.queryLimit=100
store.db.lockTable=lock_table
store.db.maxWait=5000
# 事务、日志等配置
server.recovery.committingRetryPeriod=1000
server.recovery.asynCommittingRetryPeriod=1000
server.recovery.rollbackingRetryPeriod=1000
server.recovery.timeoutRetryPeriod=1000
server.maxCommitRetryTimeout=-1
server.maxRollbackRetryTimeout=-1
server.rollbackRetryTimeoutUnlockEnable=false
server.undo.logSaveDays=7
server.undo.logDeletePeriod=86400000

# 客户端与服务端传输方式
transport.serialization=seata
transport.compressor=none
# 关闭metrics功能，提高性能
metrics.enabled=false
metrics.registryType=compact
metrics.exporterList=prometheus
metrics.exporterPrometheusPort=9898

5. 启动：

Linux 选择.sh，Windows 选择.bat。

另外注意这里可能会报nohup: /Library/Internet: No such file or directory错误，原因是JDK路径查找失败；

./bin/seata-server.sh

6. 查看启动日志： /seata/logs/start.out判断是否启动成功。

7. 微服务中引入依赖并配置连接

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
		<!-- 排除旧版本 Seata ，引入 1.6.1 版本 -->  
    <exclusions>
        <exclusion>
            <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
            <groupId>io.seata</groupId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>io.seata</groupId>
    <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.6.1</version>
</dependency>

nacos服务名称必须包括 4 部分，而且每个微服务都必须配置这些信息，微服务将根据这些信息去注册 Seata。

• namespace
• group
• serviceName
• cluster

seata:
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      namespace: ""
      group: DEFAULT_GROUP
      application: seata-server		# TC 在 Nacos 中的名称
      tx-service-group: seata-demo
      service:
        vgroup-mapping:
          seata-demo: SH

1. 重启微服务，查看 Seata 日志

4、XA规范

1. 分阶段事务模式，几乎所有的主流数据库都对其提供了支持。

2. 示意图：

   

3. 优点：

   • 事务具有强一致性，满足ACID
   • 常用数据库均支持，实现简单、无代码侵入

4. 缺点：

   • 事务之间耦合度很高
   • 事务之间相互等待，性能较差
   • 事务的实现依赖于关系型数据库

5. 实现步骤

   • 各微服务附加配置后重启
   • 业务 Service 加 全局事务注解 @GlobalTransaction

   seata:
   	data-source-proxy-mode: XA		# 使用 XA 模式
   

   @Override
   @GlobalTransactional
   public void create(Order order) {
       // 创建订单
       // 扣用户余额
       // 扣库存
   }
   

6. 【补充说明】data-source-proxy-mode配置的作用：

   设置数据源代理模式，Seata 通过劫持数据源data-source来实现分布式事务的管理，配置后所有事务都将由 Seata 托管。

5、AT模式

默认

1. 同样是分阶段事务模式，弥补了 XA 模式中资源锁定周期过长的缺陷，但同时也牺牲了一些安全性。

2. 示意图：允许先成功，后续使用 undo log 进行回滚。

   

3. 【脏读问题】：

   这里阐述比较复杂，总之 AT 模式就是牺牲一定的安全性换来效率

• 由于各事务在一定程度上存在“独立性”，所以 AT 模式存在“脏读”现象。

• AT 模式新增**【全局锁】**用来防止数据脏读，当数据遇到同时 update 请求时，全局锁会限制另一方的提交，直到原来的一方释放全局锁，此时 AT 模式相当于退化为 XA 模式。

• 但是全局锁只能作用于 Seata 事务，也就是说对非 Seata 管理的事务无效，在这种情况下依旧会产生“脏读”现象（无法解决）。幸运的是，Seata 能察觉这种现象的产生并抛出异常，我们可以捕获这种异常并编写代码发送邮件告知服务管理者。

• 当数据没有发生“脏读”问题时，AT模式效率较高，原因如下：

  • 事务分布式提交，突破“木桶效应”限制。

    • Seata 的“全局锁”粒度较细，只锁字段中的具体数据，对相同字段的其他数据无影响。
    • MySQL 属于“粗粒度”锁，会锁住整张表，极大的降低效率。

    // 例如在下面字段中，当 name 被某事务支配时，money字段并不受影响
    {"id":1,"name":"张三","money":100}
    

1. 【 XA模式 与 AT模式 总结】

   AT模式牺牲的只是一些比较小的安全性（sava 与 update 属于“小概率”操作），换来的是极大的效率提升，在业务sava 与 update 次数较少且安全性要求不高的数据库，应优先使用AT模式。

2. 实现步骤

   • 数据库新建 2 张表，存储在不一样地方
     • lock_table：导入到与 TC（即 Seata 服务端）相关联的数据库
     • undo_log：导入到与微服务相关的数据库（也就是在每个相关的微服务数据库中都需要导入undo_log表）
   • 修改相关微服务的application.yml配置文件，声明为使用 AT 模式（其实默认模式）。

   DROP TABLE IF EXISTS `lock_table`;
   CREATE TABLE `lock_table`  (
     `row_key` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
     `xid` varchar(96) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
     `transaction_id` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
     `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
     `resource_id` varchar(256) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
     `table_name` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
     `pk` varchar(36) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
     `gmt_create` datetime NULL DEFAULT NULL,
     `gmt_modified` datetime NULL DEFAULT NULL,
     PRIMARY KEY (`row_key`) USING BTREE,
     INDEX `idx_branch_id`(`branch_id`) USING BTREE
   ) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;
   

   DROP TABLE IF EXISTS `undo_log`;
   CREATE TABLE `undo_log`  (
     `branch_id` bigint(20) NOT NULL COMMENT 'branch transaction id',
     `xid` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT 'global transaction id',
     `context` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci 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 INDEX `ux_undo_log`(`xid`, `branch_id`) USING BTREE
   ) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci COMMENT = 'AT transaction mode undo table' ROW_FORMAT = Compact;
   

   seata:
   	data-source-proxy-mode: AT
   12
   

6、TCC模式

TCC模式效率很高，但过于复杂

具体案例见：链接 (opens new window)

1. 简介

   需编写代码分别实现 3 个阶段

   • Try：资源检查和预留
   • Confirm：业务执行和提交
   • Cancel：预留资源释放

2. 示意图：

   

3. 优点：

   • 分布式提交事务，效率高
   • 相比 AT 模式，无需生成快照（即 undo_log）、无需使用全局锁，性能最强
   • 依赖补偿操作，不依赖数据库事务，可用于非事务型数据库

4. 缺点：

   • 代码侵入性很强，需同时编写 try、confirm、cancel 接口，特别繁琐与麻烦
   • 事务最终一致而不是强一致
   • 需要考虑Confirm与Cancel失败的情况，即做好幂等处理
   • 另外需要注意空回滚的情况

5. 【名词解释】

   • 空回滚：当某分支事务的 try 阶段阻塞时，可能导致全局事务超时而触发其他服务的 cancel 操作。在未执行 try 操作时先执行了 cancel 操作，这时 cancel 不能做回滚，就是空回滚。
   • 幂等处理：对于已经空回滚的业务，如果以后继续执行 try，就永远不可能 confirm 或 cancel ，这就是业务悬挂（应当阻止执行空回滚后的 try 操作，避免悬挂）。

6. 举例

   

   

7、SAGA模式

TCC模式的“简化版”，牺牲了一定的安全性，存在数据“脏读”风险

Saga模式在实际中很少被运用

1. 简介：

   Saga模式是 Seata 提供的长事务解决方案，具体分为两个阶段：

   • 一阶段：直接提交本地事务
   • 二阶段：成功则什么也不做，失败则通过编写补偿业务回滚

2. 优点：

   • 类似 TCC，但不用编写 TCC 中 3 个阶段，实现简单
   • 事务参与者可以基于事件驱动实现异步调用，吞吐量高
   • 无锁，一阶段直接提交事务，性能好

3. 缺点：

   • 没有锁与事务隔离性，存在数据“脏写”情况
   • 软状态持续的时间不确定，时效性较差