Seata如何實現(xiàn)兩階段提交（2PC）分布式事務(wù)
介紹
2PC，全稱為兩階段提交（Two-Phase Commit），是一種在分布式系統(tǒng)中用來保證事務(wù)原子性和一致性的協(xié)議。它主要用于協(xié)調(diào)分布式數(shù)據(jù)庫或分布式事務(wù)環(huán)境中的多個參與者，確保所有參與者要么一起成功提交事務(wù)，要么一起回滾事務(wù)，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。
圖片
在2PC協(xié)議中有兩個主要階段：
- 準(zhǔn)備階段（Prepare Phase）：
事務(wù)協(xié)調(diào)器接收到發(fā)起事務(wù)的客戶端請求后，向所有參與該事務(wù)的資源管理器（例如數(shù)據(jù)庫、服務(wù)節(jié)點等）發(fā)送“準(zhǔn)備提交”請求。
每個資源管理器執(zhí)行事務(wù)操作，并將事務(wù)相關(guān)的更改鎖定但不提交，然后回復(fù)事務(wù)協(xié)調(diào)器它們是否準(zhǔn)備好提交事務(wù)（根據(jù)各自是否能夠成功完成事務(wù)而定）。
- 提交階段（Commit Phase）：
如果事務(wù)協(xié)調(diào)器收到了所有資源管理器的肯定答復(fù)，即所有參與者都準(zhǔn)備好提交事務(wù)，則向所有參與者發(fā)出“正式提交”指令。
若協(xié)調(diào)器收到任何一個參與者的否定響應(yīng)，或者在等待超時后仍有參與者未響應(yīng)，則向所有參與者發(fā)出“回滾事務(wù)”的指令。
通過這種方式，2PC確保了所有節(jié)點要么全部完成事務(wù)，要么全部撤銷事務(wù)，從而維護了分布式環(huán)境下的事務(wù)原子性。然而，2PC也存在一些缺點，比如單點故障問題（即事務(wù)協(xié)調(diào)器宕機可能導(dǎo)致事務(wù)長期阻塞）、網(wǎng)絡(luò)分區(qū)情況下的不確定性以及性能上的潛在瓶頸。
Seata把一個分布式事務(wù)理解成一個包含了若干分支事務(wù)的全局事務(wù)。全局事務(wù)的職責(zé)是協(xié)調(diào)其下管轄的分支事務(wù) 達成一致，要么一起成功提交，要么一起失敗回滾。此外，通常分支事務(wù)本身就是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫的本地事務(wù)，下圖是全局事務(wù)與分支事務(wù)的關(guān)系圖：
圖片
與 傳統(tǒng)2PC 的模型類似，Seata定義了3個組件來協(xié)議分布式事務(wù)的處理過程
圖片
- Transaction Coordinator (TC)：事務(wù)協(xié)調(diào)器，它是獨立的中間件，需要獨立部署運行，它維護全局事務(wù)的運行狀態(tài)，接收TM指令發(fā)起全局事務(wù)的提交與回滾，負(fù)責(zé)與RM通信協(xié)調(diào)各各分支事務(wù)的提交或回滾。
- Transaction Manager (TM)：事務(wù)管理器，TM需要嵌入應(yīng)用程序中工作，它負(fù)責(zé)開啟一個全局事務(wù)，并最終向TC發(fā)起全局提交或全局回滾的指令。
- Resource Manager (RM)：控制分支事務(wù)，負(fù)責(zé)分支注冊、狀態(tài)匯報，并接收事務(wù)協(xié)調(diào)器TC的指令，驅(qū)動分支（本地）事務(wù)的提交和回滾。
具體實現(xiàn)
案例分析：兩個賬戶在不同的銀行(張三在bank1、李四在bank2)，bank1和bank2是兩個微服務(wù)。交易過程是，張三給李四轉(zhuǎn)賬指定金額。
上述交易步驟，要么一起成功，要么一起失敗，必須是一個整體性的事務(wù)。
圖片
為了簡化環(huán)境搭建，小編這里采用file啟動seata，項目搭建也只是兩個普通的SpringBoot項目，未使用微服務(wù)。
下載seata服務(wù)器
官方下載地址：https://github.com/seata/seata/releases
- registry.type=file:
registry.type=file 其類型設(shè)置為 file 時，意味著 Seata 的服務(wù)注冊中心不依賴于外部的如 Nacos、Eureka、Zookeeper 等第三方注冊中心，而是使用本地文件的方式來存儲和管理服務(wù)節(jié)點信息。這種模式主要用于快速測試或簡單的單機部署場景，因為在這種模式下無法自動發(fā)現(xiàn)和管理集群環(huán)境中的其他 Seata Server 節(jié)點，不具備高可用性。
- config.type=file:
config.type=file 表示 Seata 使用本地文件作為配置源。這意味著 Seata 會從指定的本地文件中讀取全局事務(wù)協(xié)調(diào)器（TC）、事務(wù)管理器（TM）和資源管理器（RM）等組件所需的配置信息，而不是通過Nacos、Apollo或其他遠程配置中心獲取配置。這種方式同樣適用于快速驗證和簡單部署情況，實際生產(chǎn)環(huán)境中可能需要結(jié)合分布式配置中心來動態(tài)更新和管理配置。
- seata安裝初始化參考《SpringCloud Alibaba微服務(wù)實戰(zhàn)之環(huán)境準(zhǔn)備》，注意本次啟動是采用file方式啟動
- seata啟動：/bin/seata-server.bat -m file
圖片
- bank-1 和 bank-2啟動：
圖片
bank-1 和 bank-2服務(wù)搭建
庫表建立
CREATE DATABASE `bank1` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';
CREATE TABLE `account_info` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`account_name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '戶主姓名',
`account_no` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '銀行卡號',
`account_password` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '帳戶密碼',
`account_balance` double NULL DEFAULT NULL COMMENT '帳戶余額',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE )
ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;
INSERT INTO `account_info` VALUES (2, '張三的賬戶', '1', '', 10000);CREATE DATABASE `bank2` CHARACTER SET 'utf8' COLLATE 'utf8_general_ci';
CREATE TABLE `account_info` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`account_name` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '戶主姓名',
`account_no` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '銀行卡號',
`account_password` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '帳戶密碼',
`account_balance` double NULL DEFAULT NULL COMMENT '帳戶余額',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE)
ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;
INSERT INTO `account_info` VALUES (3, '李四的賬戶', '2', NULL, 0);備注：分別在bank1、bank2庫中創(chuàng)建undo_log表，此表為seata框架使用
依賴引入
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.seata</groupId>
<artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
<version>1.4.2</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.baomidou</groupId>
<artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
<version>3.4.1</version>
</dependency>
<!--mysql-->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>5.1.47</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
</dependency>
<!--bank-2 不需要-->
<dependency>
<groupId>org.apache.httpcomponents</groupId>
<artifactId>httpclient</artifactId>
</dependency>
</dependencies>定義配置
server:
port: 8081
#port: 8082
spring:
application:
name: bank-1
#name: bank-2
datasource:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/bank1?characterEncoding=utf8&useSSL=false
#url: jdbc:mysql://localhost:3306/bank2?characterEncoding=utf8&useSSL=false
driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
username: root
password: root
seata:
tx-service-group: order_tx_group #自定義事務(wù)組名稱需要與seata-server中的對應(yīng)
service:
vgroup-mapping:
order_tx_group: default # TC 集群（必須與seata-server保持一致）定義mapper
# bank-1
@Update("update account_info set account_balance = account_balance + #{amount} where account_no = #{accountNo}")
int updateAccountBalance(@Param("accountNo") String accountNo, @Param("amount") Double amount);
# bank-2
@Update("UPDATE account_info SET account_balance = account_balance + #{amount} WHERE account_no = #{accountNo}")
int updateAccountBalance(@Param("accountNo") String accountNo, @Param("amount") Double amount);服務(wù)調(diào)用
bank-1：
@GlobalTransactional
@Override
public void updateAccountBalance(String accountNo, Double amount) {
log.info("******** Bank1 Service Begin ... xid: {}" , RootContext.getXID());
//張三扣減金額
baseMapper.updateAccountBalance(accountNo,amount * -1);
//向李四轉(zhuǎn)賬
CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.createDefault();
HttpGet httpget = new HttpGet("http://localhost:8082/bank2/transfer?amount="+amount);
httpget.addHeader(RootContext.KEY_XID,RootContext.getXID());
try{
CloseableHttpResponse response = httpclient.execute(httpget);
HttpEntity entity = response.getEntity();
String result = EntityUtils.toString(entity);
log.info("bank2 服務(wù)返回結(jié)果:"+result);
}catch (Exception e){
throw new RuntimeException("bank2 服務(wù)異常");
}
//人為制造錯誤
if(amount > 100){
throw new RuntimeException("bank1 make exception amount > 100");
}
}當(dāng)業(yè)務(wù)方法開啟全局異常處理器后，TM注冊到TC獲取到一個XID，此時在業(yè)務(wù)中，服務(wù)遠程訪問時，此XID會被下面分支業(yè)務(wù)方法RM接收到，當(dāng)各個方法處理完成后RM會向TC直接交互把結(jié)果通過XID通知給TC，最后業(yè)務(wù)方法結(jié)束后，TM會通知TC業(yè)務(wù)已經(jīng)完成，TC會根據(jù)RM通知的結(jié)果來通知各個RM提交或者回滾。但是在分布式事務(wù)中，入口TM傳出時不會將XID放入請求頭中向其他服務(wù)傳遞，這樣就導(dǎo)致全局異常捕獲失效，因此需要手動將XID設(shè)置到請求頭中，攜帶給各分支業(yè)務(wù)來避免事務(wù)失效問題。
bank-2：
@Transactional
@Override
public void updateAccountBalance(String accountNo, Double amount) {
log.info("******** Bank2 Service Begin ... xid: {}" , RootContext.getXID());
//李四增加金額
baseMapper.updateAccountBalance(accountNo,amount);
//制造異常
if(amount < 100){
throw new RuntimeException("bank1 make exception amount < 100");
}
}服務(wù)配置seata
file.conf：
圖片
registry.conf：
圖片
執(zhí)行流程
正常流程：
圖片
回滾流程：
圖片
