SpringCloudAliBaba篇之Seata：分布式事务组件理论与实践

1、事务简介

事务(Transaction)是访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元(unit)。在关系数据库中，一个事务由一组SQL语句组成，事务具有4个属性：原子性、一致性、隔离性、持久性。这四个属性通常称为ACID原则。

  • 原子性(atomicity): 事务中的操作要么都发生，要么都不发生
  • 一致性(consistency): 事务从一个一致性的状态变到另一个一致性的状态，
  • 隔离性(isolation): 事务之间不能相互干扰、相互隔离，隔离又分为四个级别: 读未提交(read uncommitted), 读已提交(read committed,解决脏读)、可重复读(rpeatable read ,解决不可重复读)、串行化(serializable 解决幻读)
  • 持久性(durability): 持久性也称为永久性(permanence)，指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变是永久的，接下来的操作或故障不应该对其有任何影响。

1.1、本地事务

@Translation

大多数场景下，我们的应用都只需要操作单一的数据库，这种情况的事务我们称之为本地事务(Local Transation)。本地事务的ACID特性是数据库直接提供支持。本地事务应用架构如下所示：

image

1.2、常见的分布式事务解决方案

  • seata阿里分布式事务框架
  • 消息队列
  • saga
  • XA

他们都有一个共同点，都是两阶段(2PC)。两阶段是指完成整个分布式事务，划分成两个步骤完成。

这四种常见的分布式事务解决方法,分别对应着分布式事务的四种模式：AT、TCC、Sage、XA；

2、Seata是什么

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)

2.1、Seata的三大角色

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

RM(Resource) - 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。

2.2、AT(auto transcation)模式

AT模式是一种无侵入的分布式事务解决方案

阿里的seata框架，实现了该模式

在AT模式下，用户只需关注自己的“业务SQL”，用户的“业务SQL”作为第一阶段，Seata框架会自动生成事务的二阶段提交和回滚操作。

image

AT模式如何做到对业务的无侵入：

  • 一阶段

在一阶段中，Seata会拦截“业务SQL”，首先解析SQL语义，找到“业务SQL要更新的业务数据，在业务数据被更新前，将其保存成“before image",然后执行”业务SQL“更新业务数据，在业务数据更新之后，再将其保存成”after image“，最后生成行锁，以上操作全部在一个数据库事务内完成，这样保证了一阶段操作的原子性。

image

  • 二阶段提交

二阶段如果是提交的话，因为业务“SQL”在一阶段已经提交至数据库，所以Seata框架只需将一阶段保存的快照数据和行锁进行删掉，完成数据清理即可。

image

  • 二阶段回滚：

二阶段如果是回滚的话，Seata就需要一阶段已经执行的“业务SQL”，还原业务数据，回滚方式便是用“before image"还原业务数据；但在还原前要首先要校验脏写，对比数据库当前业务数据和after image,如果两份数据一致就说明没有脏写，可以还原数据，如果不一致就说明有脏写需要人工干预处理。

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2.3、TCC模式

  • 侵入性强，并且得自己实现相关事务控制逻辑
  • 整个过程中基本没有锁，性能更强

TCC模式需要用户根据自己的业务场景实现Try,Confirm和Cancel三个操作;事务发起方在一阶段执行try方式，在二阶段提交执行Contirm方法；二阶段回滚执行Cancel方法。

image

2.4、Saga模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案，在Saga模式中，业务流程中每个参与者都提交本地事务，当出现某一个参与者失败则补偿前面已经成功的参与者，一阶段正向服务和二阶段补偿服务都由业务开发实现。

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2.5、XA模式

前提

  • 支持XA 事务的数据库。
  • Java 应用，通过 JDBC 访问数据库。

整体机制

在 Seata 定义的分布式事务框架内，利用事务资源（数据库、消息服务等）对 XA 协议的支持，以 XA 协议的机制来管理分支事务的一种 事务模式。

image

  • 执行阶段：
    • 可回滚：业务 SQL 操作放在 XA 分支中进行，由资源对 XA 协议的支持来保证 可回滚
    • 持久化：XA 分支完成后，执行 XA prepare，同样，由资源对 XA 协议的支持来保证 持久化（即，之后任何意外都不会造成无法回滚的情况）
  • 完成阶段：
    • 分支提交：执行 XA 分支的 commit
    • 分支回滚：执行 XA 分支的 rollback

3、Seata快速开始

3.1、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(默认)
  • db(5.7+) ：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 : Seata-Server 1.3及以上版本支持，性能较高，存在事务信息丢失风险；请提前配置当前场景的redis持久化配置

3.1.2、db+Nacos方式部署

资源下载地址: 【1.3.0版本windows为例】

https://github.com/seata/seata/releases

1、打开config/file.conf

2、修改mode=“db”

3、修改数据库连接信息(url,username,password)

4、创建数据库(seata)

5、下载相关需要的资源

image

解压完成后，我们只需要要这个script文件夹即可

image

将这个文件夹放入我们的steta目录(方便我们用里面的一些资源)

image

6、引入sql，script/server/db/mysql.sql

image

7、打开conf/registry.conf文件进行修改

registry部分：

image

config部分：

image

8、修改script/config-center/config.txt,为了等一下导入配置

image

注意点:

配置的事务分组，要与客户端配置的事务分组保持一致

image

  • 客户端properties配置:springcloud.alibaba.seata.tx-service-group=my_test_tx_troup
  • default需要跟客户端和registry.conf中registry中的cluster保持一致

事务分组：异地机房停电容错机制

my_test_tx_group可以自定义 比如(guangzhou，shanghai)，对应的client也要配置

9、配置参数同步到Nacos

1、进入script/config-center/nacos

image

如果你的ip和端口都是默认的话，直接双击即可。否则可以使用下面的启动方式

sh nacos-config.sh -h localhost -p 8848 -g SEATA_GROUP -t 93d7e8bc-389c-45e1-99a4-1b14a3309d4a

参数说明：

-h: nacos地址

-p: nacos端口号

-g: 配置分组，默认为SEATA_GROUP

-t: Nacos命名空间ID字段，默认为空

在git bash里面执行命令即可

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10、打开nacos进行查看，所有配置成功同步

image

11、启动seata

找到seata/bin/seata-server.bat双击启动即可

image

所有启动参数

参数全写作用备注
-h–host指定在注册中心注册的ip不指定时获取当前ip，外部访问部署建议指定
-p–port指定server启动的端口默认8091
-m–storeMode事务日志存储方式支持file,db,redis,默认为file，注意：redis需seata-server1.3版本及以上
-n–serverNode用户指定seata-server节点id如1,2,3默认为1
-e–seataEnv指定seata-server运行环境如dev,test，服务启动会使用registry-dev.conf这样的配置

例子：bin/seata-server.sh -h 127.0.0.1 -p 8091 -m db -n 1 -e tset

启动集群方式:

bin/seata-server.sh -p 8091 -n 1
bin/seata-server.sh -p 8092 -n 2
bin/seata-server.sh -p 8093 -n 3

这时候我们的steata已经进来了

image

3.2、分布式事务代码搭建

3.2.1、创建两个数据库

  • 订单数据库
CREATE TABLE `order` (`id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '订单id',`product_id` bigint NOT NULL COMMENT '商品id',`total_amount` int NOT NULL COMMENT '商品数量',`status` tinyint NOT NULL COMMENT '状态',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
  • 库存数据库
CREATE TABLE `stock` (`id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '库存id',`product_id` bigint NOT NULL COMMENT '商品id',`count` bigint NOT NULL COMMENT '库存数量',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

image

3.2.2、创建几个服务模块

  • seata父模块

pom文件如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><parent><artifactId>springcloud-alibaba</artifactId><groupId>com.lili</groupId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version></parent><packaging>pom</packaging><modules><module>seata_order</module><module>seata_stock</module></modules><modelVersion>4.0.0</modelVersion><artifactId>seata</artifactId><properties><maven.compiler.source>8</maven.compiler.source><maven.compiler.target>8</maven.compiler.target></properties><dependencies><!--web场景启动器--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><!--mysql驱动--><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId></dependency><!--lombok--><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency><!--mybatisPlus--><dependency><groupId>com.baomidou</groupId><artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId><version>3.5.2</version></dependency></dependencies>
</project>
  • seata_order子模块

pom文件如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><parent><artifactId>seata</artifactId><groupId>com.lili</groupId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version></parent><modelVersion>4.0.0</modelVersion><artifactId>seata_order</artifactId><properties><maven.compiler.source>8</maven.compiler.source><maven.compiler.target>8</maven.compiler.target></properties><dependencies><!--nacos 服务  注册与发现--><dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId></dependency><!--添加openfeign的依赖--><dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId></dependency></dependencies>
</project>

yml文件：

server:port: 8888
# 服务名称
spring:application:name: order-seata-servercloud:nacos:discovery:server-addr: 101.34.254.160:8847username: nacospassword: nacosnamespace: publicdatasource:driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driverurl: jdbc:mysql://localhost:3306/seata_order?characterEncoding=utf-8&serverTimezone=UTCusername: rootpassword: root

启动类

@EnableFeignClients
@SpringBootApplication
public class SeataOrderApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SeataOrderApplication.class,args);}
}

实体类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@TableName("ll_order")
public class Order implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;/*** 订单id*/@TableId(value = "id",type = IdType.AUTO)private Long id;/*** 商品id*/@TableField("product_id")private Long productId;/*** 商品数量*/@TableField("total_amount")private Integer totalAmount;/*** 状态*/@TableField("status")private Integer status;
}

mapper层

@Mapper
public interface OrderMapper extends BaseMapper<Order> {
}

service层接口

public interface OrderService extends IService<Order> {void addOrder();
}

service层实现类

@Service
public class OrderServiceImpl extends ServiceImpl<OrderMapper, Order> implements OrderService {@AutowiredStockFeignService stockFeignService;@AutowiredOrderMapper orderMapper;@Overridepublic void addOrder(){// 模拟添加订单信息Order order = new Order();order.setStatus(0);order.setProductId(10L);order.setTotalAmount(20);// 添加订单orderMapper.insert(order);// 减少库存stockFeignService.updateStock();}
}

feign下的调用库存接口

@FeignClient(value = "stock-seata-server",path = "/stock")
public interface StockFeignService {@RequestMapping("/updateStock")void updateStock();
}

controller层

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {@Autowiredpublic OrderService orderService;@RequestMapping("/addOrder")public void addOrder() {orderService.addOrder();}
}
  • seata_stock子模块

pom文件如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><parent><artifactId>seata</artifactId><groupId>com.lili</groupId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version></parent><modelVersion>4.0.0</modelVersion><artifactId>seata_stock</artifactId><properties><maven.compiler.source>8</maven.compiler.source><maven.compiler.target>8</maven.compiler.target></properties><dependencies><!--nacos 服务  注册与发现--><dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId></dependency><!--添加openfeign的依赖--><dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId></dependency></dependencies>
</project>

yml文件：

server:port: 9999
# 服务名称
spring:application:name: stock-seata-servercloud:nacos:discovery:server-addr: 101.34.254.160:8847username: nacospassword: nacosnamespace: publicdatasource:driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driverurl: jdbc:mysql://localhost:3306/seata_stock?characterEncoding=utf-8&serverTimezone=UTCusername: rootpassword: root

实体类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@TableName("ll_stock")
public class Stock implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;/*** 库存id*/@TableId(value = "id", type = IdType.AUTO)private Long id;/*** 商品id*/@TableField("product_id")private Long productId;/*** 库存数量*/@TableField("count")private Long count;
}

mapper层

@Mapper
public interface StockMapper extends BaseMapper<Stock> {
}

service层接口

public interface StockService extends IService<Stock> {void updateStock();
}

service层实现类

@Service
public class StockServiceImpl extends ServiceImpl<StockMapper, Stock> implements StockService {@AutowiredStockMapper stockMapper;@Overridepublic void updateStock() {// 模拟修改数据Stock stock = new Stock();stock.setId(1L);stock.setCount(900L-20L);stockMapper.updateById(stock);}
}

controller层

@RestController
@RequestMapping("/stock")
public class StockController {@Autowiredpublic StockService stockService;@RequestMapping("/updateStock")public void updateStock(){stockService .updateStock();}          
}

3.3.3、使用@Translation注解测试

服务消费方

@Transactional(rollbackFor = Exception.class )
public void addOrder(){// 模拟添加订单信息Order order = new Order();order.setStatus(0);order.setProductId(10L);order.setTotalAmount(20);// 添加订单orderMapper.insert(order);// 更新库存stockFeignService.updateStock();// 测试异常int i= 1/0;
}

进行调用测试

java.lang.ArithmeticException: / by zero

控制台正常报错，我们来看看数据库

image

订单表成功回滚，但是库存表却已经被改变了

image

3.3.4、整合seata(@GlobalTransactional)

第一步，两个服务都需添加下列依赖

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

第二步：各微服务对应数据库中添加undo_log表：

CREATE TABLE `undo_log`(`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`branch_id` bigint(20) NOT NULL,`xid` varchar(100) NOT NULL,`context` varchar(128) NOT NULL,`rollback_info` longblob NOT NULL,`log_status` int(11) NOT NULL,`log_created` datetime NOT NULL,`log_modified` datetime NOT NULL,PRIMARY KEY (`id`),UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

第三步：

配置事务的分组，这个要与前面设置的分组相对应（两个服务都需要配置）

spring:cloud:alibaba:seata:tx-service-group: my_test_tx_group

配置seata的注册中心和配置中心（两个服务都需配置）

#配置seata的注册中心，告诉seata client怎么去访问seate server(TC)
seata:registry:type: nacosnacos:server-addr: 101.34.254.160:8847  #seate server所在的nacos服务地址application: seata-server #seate server 的服务名username: nacospassword: nacosgroup: SEATA_GROUP # seate server 所在的组，默认就是SEATA_GROUP，没有改可以不用配置config: # 配置中心type: nacosnacos:server-addr: 101.34.254.160:8847username: nacospassword: nacosgroup: SEATA_GROUP# 如果是默认空间则可以不用添加namespace: 93d7e8bc-389c-45e1-99a4-1b14a3309d4a

最后，方法上加上@GlobalTransaction注解，重新测试

@GlobalTransactional
public void addOrder(){// 模拟添加订单信息Order order = new Order();order.setStatus(0);order.setProductId(10L);order.setTotalAmount(20);// 添加订单orderMapper.insert(order);// 减少库存stockFeignService.updateStock();// 测试异常int i= 1/0;
}

运行保存后，发现我们的数据成功回滚，分布式事务到这里已经完全配置成功了。

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