java分布式事务

与本地事务不同的是,分布式系统之所以叫分布式,是因为提供服务的各个节点分布在不同机器上,相互之间通过网络交互。不能因为有一点网络问题就导致整个系统无法提供服务,网络因素成为了分布式事务的考量标准之一。因此,分布式事务需要更进一步的理论支持,接下来,我们先来学习一下分布式事务的CAP理论。

1.1. CAP理论

CAP是Consistency、Availability、Partition tolerance三个词语的缩写,分别表示一致性、可用性、分区容错性。

1.2. Base理论

1、理解强一致性和最终一致性

 CAP理论告诉我们一个分布式系统最多只能同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容忍性(Partition tolerance)这三项中的两项,其中AP在实际应用中较多,AP即舍弃一致性,保证可用性和分区容忍性,但是在实际生产中很多场景都要实现一致性,比如前边我们举的例子主数据库向从数据库同步数据,即使不要一致性,但是最终也要将数据同步成功来保证数据一致,这种一致性和CAP中的一致性不同,CAP中的一致性要求在任何时间查询每个结点数据都必须一致,它强调的是强一致性,但是最终一致性是允许可以在一段时间内每个结点的数据不一致,但是经过一段时间每个结点的数据必须一致,它强调的是最终数据的一致性。

 2、Base理论介绍

 BASE 是 Basically Available(基本可用)、Soft state(软状态)和 Eventually consistent (最终一致性)三个短语的缩写。BASE理论是对CAP中AP的一个扩展,通过牺牲强一致性来获得可用性,当出现故障允许部分不可用但要保证核心功能可用,允许数据在一段时间内是不一致的,但最终达到一致状态。满足BASE理论的事务,我们称之为“柔性事务”。

2.分布式事务解决方案之2PC(两阶段提交)

常见的解决方案有 2PC、TCC、可靠消息最终一致性、最大努力通知这几种

2.1.什么是2PC

  2PC即两阶段提交协议,是将整个事务流程分为两个阶段,准备阶段(Prepare phase)、提交阶段(commit phase)

  举例:结婚婚礼、饭店吃饭

  1、准备阶段:事务管理器给每个参与者发送Prepare信息,每个数据库参与者在本地执行事务、并写本地事务Undo/Redo日志,此时事务没有提交。(Undo日志是记录修改前的数据,用于数据库回滚,Redo日志是记录修改后的数据,用于提交事务后写入数据文件)

  2、提交阶段:如果事务管理器收到了参与者的执行失败或者超时消息时,直接给每个参与者发送回滚(Rollback)消息;否则,发送提交(Commit)消息;参与者根据事务管理器的指令执行提交或者回滚操作,并释放事务处理过程中使用的锁资源。注意:必须在最后阶段释放锁资源。

  下图展示了2PC的两个阶段,分成功和失败两个情况说明:


2.2.1 XA方案

  2PC的传统方案是在数据库层面实现的,如Oracle、MySQL都支持2PC协议,为了统一标准减少行业内不必要的对接成本,需要制定标准化的处理模型及接口标准,国际开放标准组织Open Group定义了分布式事务处理模型DTP(Distributed Transaction Processing Reference Model)。为了让大家更明确XA方案的内容程,下面新用户注册送积分为例来说明:


执行流程如下:

  1、应用程序(AP)持有用户库和积分库两个数据源。

  2、应用程序(AP)通过TM通知用户库RM新增用户,同时通知积分库RM为该用户新增积分,RM此时并未提交事务,此时用户和积分资源锁定。

  3、TM收到执行回复,只要有一方失败则分别向其他RM发起回滚事务,回滚完毕,资源锁释放。

  4、TM收到执行回复,全部成功,此时向所有RM发起提交事务,提交完毕,资源锁释放。

DTP模型定义如下角色:

    AP(Application Program):即应用程序,可以理解为使用DTP分布式事务的程序。

    RM(Resource Manager):即资源管理器,可以理解为事务的参与者,一般情况下是指一个数据库实例,通过资源管理器对该数据库进行控制,资源管理器控制着分支事务。

   TM(Transaction Manager):事务管理器,负责协调和管理事务,事务管理器控制着全局事务,管理事务生命周期,并协调各个RM。全局事务是指分布式事务处理环境中,需要操作多个数据库共同完成一个工作,这个工作即是一个全局事务。

DTP模型定义TM和RM之间通讯的接口规范叫XA,简单理解为数据库提供的2PC接口协议,基于数据库的XA协议来实现2PC又称为XA方案。

以上三个角色知之间的交互方式如下:

1)TM向AP提供 应用程序编程接口,AP通过TM提交及回滚事务。

2)TM交易中间件通过XA接口来通知RM数据库事务的开始、结束以及提交、回滚等。

总结:

  整个2PC的事务流程涉及到三个角色:AP、RM、TM。AP指的是使用2PC分布式事务的应用程序;RM指的是资源管理器,它控制着分支事务;TM指的是事务管理器,它控制着整个全局事务。

  XA方案的问题:

  1、需要本地数据库支持XA协议。

  2、资源锁需要等到两个阶段结束才释放,性能较差。

2.2.2 seata方案

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