事务模式

 JAVA   大苹果   2024-01-18 10:09   30

XA模式

XA模式原理

XA 规范 是 X/Open 组织定义的分布式事务处理(DTP,Distributed Transaction Processing)标准,XA 规范 描述了全局的TM与局部的RM之间的接口,几乎所有主流的数据库都对 XA 规范 提供了支持。

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seata的XA模式

seata的XA模式做了一些调整,但大体相似:

RM一阶段的工作:

① 注册分支事务到TC

② 执行分支业务sql但不提交

③ 报告执行状态到TC

TC二阶段的工作:

  • TC检测各分支事务执行状态

    a. 如果都成功,通知所有RM提交事务

    b. 如果有失败,通知所有RM回滚事务

RM二阶段的工作:

  • 接收TC指令,提交或回滚事务

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XA模式的优点是什么?

  • 事务的强一致性,满足ACID原则。
  • 常用数据库都支持,实现简单,并且没有代码侵入

XA模式的缺点是什么?

  • 因为一阶段需要锁定数据库资源,等待二阶段结束才释放,性能较差
  • 依赖关系型数据库实现事务

实现XA模式

Seata的starter已经完成了XA模式的自动装配,实现非常简单,步骤如下:

  1. 修改application.yml文件(每个参与事务的微服务),开启XA模式:
    seata:
      data-source-proxy-mode: XA # 开启数据源代理的XA模式
    
    
  2. 给发起全局事务的入口方法添加@GlobalTransactional注解,本例中是OrderServiceImpl中的create方法:
    @Override
    @GlobalTransactional
    public Long create(Order order) {
        // 创建订单
        orderMapper.insert(order);
        // 扣余额 ...略 
        // 扣减库存 ...略
        return order.getId();
    }
    
    
  3. 重启服务并测试

AT模式

AT模式原理

AT模式同样是分阶段提交的事务模型,不过缺弥补了XA模型中资源锁定周期过长的缺陷。

阶段一RM的工作:

  • 注册分支事务

  • 记录undo-log(数据快照)

  • 执行业务sql并提交

  • 报告事务状态

阶段二提交时RM的工作:

  • 删除undo-log即可

阶段二回滚时RM的工作:

  • 根据undo-log恢复数据到更新前

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例如,一个分支业务的SQL是这样的:update tb_account set money = money - 10 where id = 1

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简述AT模式与XA模式最大的区别是什么?

  • XA模式一阶段不提交事务,锁定资源;AT模式一阶段直接提交,不锁定资源。

  • XA模式依赖数据库机制实现回滚;AT模式利用数据快照实现数据回滚。

  • XA模式强一致;AT模式最终一致

AT模式的脏写问题

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AT模式的优点:

  • 一阶段完成直接提交事务,释放数据库资源,性能比较好

  • 利用全局锁实现读写隔离

  • 没有代码侵入,框架自动完成回滚和提交

AT模式的缺点:

  • 两阶段之间属于软状态,属于最终一致
  • 框架的快照功能会影响性能,但比XA模式要好很多

实现AT模式

AT模式中的快照生成、回滚等动作都是由框架自动完成,没有任何代码侵入,因此实现非常简单。

  1. 导入课前资料提供的Sql文件:seata-at.sql,其中lock_table导入到TC服务关联的数据库,undo_log表导入到微服务关联的数据库:
SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

-- ----------------------------
-- Table structure for undo_log
-- ----------------------------
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;

-- ----------------------------
-- Records of undo_log
-- ----------------------------



-- ----------------------------
-- Table structure for lock_table
-- ----------------------------
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;


SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;
  1. 修改application.yml文件,将事务模式修改为AT模式即可:
seata:
  data-source-proxy-mode: AT # 开启数据源代理的AT模式

  1. 重启服务并测试

TCC模式

TCC模式原理

TCC模式与AT模式非常相似,每阶段都是独立事务,不同的是TCC通过人工编码来实现数据恢复。需要实现三个方法:

  • Try:资源的检测和预留;
  • Confirm:完成资源操作业务;要求 Try 成功 Confirm 一定要能成功。
  • Cancel:预留资源释放,可以理解为try的反向操作。

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TCC模式的每个阶段是做什么的?

  • Try:资源检查和预留

  • Confirm:业务执行和提交

  • Cancel:预留资源的释放

TCC的优点是什么?

  • 一阶段完成直接提交事务,释放数据库资源,性能好

  • 相比AT模型,无需生成快照,无需使用全局锁,性能最强

  • 不依赖数据库事务,而是依赖补偿操作,可以用于非事务型数据库

TCC的缺点是什么?

  • 有代码侵入,需要人为编写try、Confirm和Cancel接口,太麻烦

  • 软状态,事务是最终一致

  • 需要考虑Confirm和Cancel的失败情况,做好幂等处理

TCC的空回滚和业务悬挂

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二阶段的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。

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

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业务分析

为了实现空回滚、防止业务悬挂,以及幂等性要求。我们必须在数据库记录冻结金额的同时,记录当前事务id和执行状态,为此我们设计了一张表

CREATE TABLE `account_freeze_tbl` (
  `xid` varchar(128) NOT NULL,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
  `freeze_money` int(11) unsigned DEFAULT '0' COMMENT '冻结金额',
  `state` int(1) DEFAULT NULL COMMENT '事务状态,0:try,1:confirm,2:cancel',
  PRIMARY KEY (`xid`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=COMPACT;

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声明TCC接口

TCC的Try、Confirm、Cancel方法都需要在接口中基于注解来声明,语法如下:

@LocalTCC
public interface TCCService {
    /**
     * Try逻辑,@TwoPhaseBusinessAction中的name属性要与当前方法名一致,用于指定Try逻辑对应的方法
     */
    @TwoPhaseBusinessAction(name = "prepare", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void prepare(@BusinessActionContextParameter(paramName = "param") String param);
    /**
     * 二阶段confirm确认方法、可以另命名,但要保证与commitMethod一致 
     *
     * @param context 上下文,可以传递try方法的参数
     * @return boolean 执行是否成功
     */
    boolean confirm (BusinessActionContext context);
    /**
     * 二阶段回滚方法,要保证与rollbackMethod一致
     */
    boolean cancel (BusinessActionContext context);
}

SAGA模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案。也分为两个阶段:

  • 一阶段:直接提交本地事务

  • 二阶段:成功则什么都不做;失败则通过编写补偿业务来回滚

Saga模式优点:

  • 事务参与者可以基于事件驱动实现异步调用,吞吐高

  • 一阶段直接提交事务,无锁,性能好

  • 不用编写TCC中的三个阶段,实现简单

缺点:

  • 软状态持续时间不确定,时效性差
  • 没有锁,没有事务隔离,会有脏写

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四种模式

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XA AT TCC SAGA
一致性 强一致 弱一致 弱一致 最终一致
隔离性 完全隔离 基于全局锁隔离 基于资源预留隔离 无隔离
代码侵入 有,要编写三个接口 有,要编写状态机和补偿业务
性能 非常好 非常好
场景 对一致性、隔离性有高要求的业务 基于关系型数据库的大多数分布式事务场景都可以 •对性能要求较高的事务。 •有非关系型数据库要参与的事务。 •业务流程长、业务流程多 •参与者包含其它公司或遗留系统服务,无法提供TCC模式要求的三个接口