二，分布式事务

2.1 Seata介绍

解决分布式事务的方案有很多，但实现起来都比较复杂，因此我们一般会使用开源的框架来解决分布式事务问题。在众多的开源分布式事务框架中，功能最完善、使用最多的就是阿里巴巴在 2019 年开源的 Seata 了。Seata 是什么？ | Apache Seata

其实分布式事务产生的一个重要原因，就是参与事务的多个分支事务互相无感知，不知道彼此的执行状态。因此解决分布式事务的思想非常简单：

就是找一个统一的事务协调者，与多个分支事务通信，检测每个分支事务的执行状态，保证全局事务下的每一个分支事务同时成功或失败即可。大多数的分布式事务框架都是基于这个理论来实现的。

Seata 也不例外，在 Seata 的事务管理中有三个重要的角色：

TC (Transaction Coordinator) 事务协调者：** 维护全局和分支事务的状态，协调全局事务提交或回滚。
TM (Transaction Manager) - 事务管理器： 定义全局事务的范围、开始全局事务、提交或回滚全局事务。
RM (Resource Manager) 资源管理器： 管理分支事务，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。

Seata 的工作架构如图所示：

其中，TM和RM可以理解为 Seata 的客户端部分，引入到参与事务的微服务依赖中即可。将来TM和RM就会协助微服务，实现本地分支事务与TC之间交互，实现事务的提交或回滚。

而TC服务则是事务协调中心，是一个独立的微服务，需要单独部署。

2.2 部署TC服务

准备数据库表

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS `seata`;
USE `seata`;


CREATE TABLE IF NOT EXISTS `global_table`
(
    `xid`                       VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`            BIGINT,
    `status`                    TINYINT      NOT NULL,
    `application_id`            VARCHAR(32),
    `transaction_service_group` VARCHAR(32),
    `transaction_name`          VARCHAR(128),
    `timeout`                   INT,
    `begin_time`                BIGINT,
    `application_data`          VARCHAR(2000),
    `gmt_create`                DATETIME,
    `gmt_modified`              DATETIME,
    PRIMARY KEY (`xid`),
    KEY `idx_status_gmt_modified` (`status` , `gmt_modified`),
    KEY `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4;


CREATE TABLE IF NOT EXISTS `branch_table`
(
    `branch_id`         BIGINT       NOT NULL,
    `xid`               VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`    BIGINT,
    `resource_group_id` VARCHAR(32),
    `resource_id`       VARCHAR(256),
    `branch_type`       VARCHAR(8),
    `status`            TINYINT,
    `client_id`         VARCHAR(64),
    `application_data`  VARCHAR(2000),
    `gmt_create`        DATETIME(6),
    `gmt_modified`      DATETIME(6),
    PRIMARY KEY (`branch_id`),
    KEY `idx_xid` (`xid`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4;


CREATE TABLE IF NOT EXISTS `lock_table`
(
    `row_key`        VARCHAR(128) NOT NULL,
    `xid`            VARCHAR(128),
    `transaction_id` BIGINT,
    `branch_id`      BIGINT       NOT NULL,
    `resource_id`    VARCHAR(256),
    `table_name`     VARCHAR(32),
    `pk`             VARCHAR(36),
    `status`         TINYINT      NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '0:locked ,1:rollbacking',
    `gmt_create`     DATETIME,
    `gmt_modified`   DATETIME,
    PRIMARY KEY (`row_key`),
    KEY `idx_status` (`status`),
    KEY `idx_branch_id` (`branch_id`),
    KEY `idx_xid_and_branch_id` (`xid` , `branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4;

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `distributed_lock`
(
    `lock_key`       CHAR(20) NOT NULL,
    `lock_value`     VARCHAR(20) NOT NULL,
    `expire`         BIGINT,
    primary key (`lock_key`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4;

INSERT INTO `distributed_lock` (lock_key, lock_value, expire) VALUES ('AsyncCommitting', ' ', 0);
INSERT INTO `distributed_lock` (lock_key, lock_value, expire) VALUES ('RetryCommitting', ' ', 0);
INSERT INTO `distributed_lock` (lock_key, lock_value, expire) VALUES ('RetryRollbacking', ' ', 0);
INSERT INTO `distributed_lock` (lock_key, lock_value, expire) VALUES ('TxTimeoutCheck', ' ', 0);

准备 seta 配置文件

Docker 部署

docker run --name seata \
-p 8099:8099 \
-p 7099:7099 \
-e SEATA_IP=192.168.150.101 \
-v ./seata:/seata-server/resources \
--privileged=true \
--network hm-net \
-d \
seataio/seata-server:1.5.2

2.3 微服务集成Seata

参与分布式事务的每一个微服务都需要集成 Seata，我们以trade-service为例。

引入依赖

为了方便各个微服务集成 seata，我们需要把 seata 配置共享到 nacos，因此trade-service模块不仅仅要引入 seata 依赖，还要引入 nacos 依赖:

<!--统一配置管理-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
  </dependency>
  <!--读取bootstrap文件-->
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
  </dependency>
  <!--seata-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
  </dependency>

改造配置

首先在 nacos 上添加一个共享的 seata 配置，命名为shared-seata.yaml：

seata:
  registry: # TC服务注册中心的配置，微服务根据这些信息去注册中心获取tc服务地址
    type: nacos # 注册中心类型 nacos
    nacos:
      server-addr: 192.168.150.101:8848 # nacos地址
      namespace: "" # namespace，默认为空
      group: DEFAULT_GROUP # 分组，默认是DEFAULT_GROUP
      application: seata-server # seata服务名称
      username: nacos
      password: nacos
  tx-service-group: hmall # 事务组名称
  service:
    vgroup-mapping: # 事务组与tc集群的映射关系
      hmall: "default"

然后，改造trade-service模块，添加bootstrap.yaml：

spring:
  application:
    name: trade-service # 服务名称
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.150.101 # nacos地址
      config:
        file-extension: yaml # 文件后缀名
        shared-configs: # 共享配置
          - dataId: shared-jdbc.yaml # 共享mybatis配置
          - dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-swagger.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-seata.yaml # 共享seata配置

可以看到这里加载了共享的 seata 配置，然后改造 application.yaml 文件，内容如下：

server:
  port: 8085
feign:
  okhttp:
    enabled: true # 开启OKHttp连接池支持
  sentinel:
    enabled: true # 开启Feign对Sentinel的整合
hm:
  swagger:
    title: 交易服务接口文档
    package: com.hmall.trade.controller
  db:
    database: hm-trade

添加数据库表

seata 的客户端在解决分布式事务的时候需要记录一些中间数据，保存在数据库中。因此我们要先准备一个这样的表。

-- for AT mode you must to init this sql for you business database. the seata server not need it.
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log`
(
    `branch_id`     BIGINT       NOT NULL COMMENT 'branch transaction id',
    `xid`           VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'global transaction id',
    `context`       VARCHAR(128) 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 KEY `ux_undo_log` (`xid`, `branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  AUTO_INCREMENT = 1
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4 COMMENT ='AT transaction mode undo table';

测试

我们找到trade-service模块下的com.hmall.trade.service.impl.OrderServiceImpl类中的createOrder方法，也就是下单业务方法。

将其上的@Transactional注解改为 Seata 提供的@GlobalTransactional：

@GlobalTransactional注解就是在标记事务的起点，将来 TM 就会基于这个方法判断全局事务范围，初始化全局事务。
我们重启trade-service、item-service、cart-service三个服务。再次测试，发现分布式事务的问题解决了！

2.4 XA模式

Seata 支持四种不同的分布式事务解决方案：

XA
TCC
AT
SAGA

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。

2.4.1 两阶段提交

A 是规范，目前主流数据库都实现了这种规范，实现的原理都是基于两阶段提交。

正常情况：

异常情况：

一阶段：

事务协调者通知每个事务参与者执行本地事务
本地事务执行完成后报告事务执行状态给事务协调者，此时事务不提交，继续持有数据库锁

二阶段：

事务协调者基于一阶段的报告来判断下一步操作
如果一阶段都成功，则通知所有事务参与者，提交事务
如果一阶段任意一个参与者失败，则通知所有事务参与者回滚事务

2.4.2 Seta的XA模型

Seata 对原始的 XA 模式做了简单的封装和改造，以适应自己的事务模型，基本架构如图：

RM一阶段的工作：

注册分支事务到TC
执行分支业务sql但不提交
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

-   如果都成功，通知所有RM提交事务

-   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

2.4.3 优缺点

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

2.4.4 实现步骤

首先，我们要在配置文件中指定要采用的分布式事务模式。我们可以在 Nacos 中的共享 shared-seata.yaml 配置文件中设置：
```
seata:
  data-source-proxy-mode: XA
```
其次，我们要利用@GlobalTransactional标记分布式事务的入口方法：

2.5 AT模式

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。

2.5.1 Seata的AT模型

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

2.5.2 流程梳理

我们用一个真实的业务来梳理下 AT 模式的原理。

比如，现在有一个数据库表，记录用户余额：

id	money
1	100

其中一个分支业务要执行的 SQL 为：

 update tb_account set money = money - 10 where id = 1

AT 模式下，当前分支事务执行流程如下：

一阶段：

TM发起并注册全局事务到TC
TM调用分支事务
分支事务准备执行业务SQL
RM拦截业务SQL，根据where条件查询原始数据，形成快照。

{
  "id": 1, "money": 100
}

RM执行业务SQL，提交本地事务，释放数据库锁。此时 money = 90
RM报告本地事务状态给TC

二阶段：

TM通知TC事务结束
TC检查分支事务状态
- 如果都成功，则立即删除快照
- 如果有分支事务失败，需要回滚。读取快照数据（{"id": 1, "money": 100}），将快照恢复到数据库。此时数据库再次恢复为100

流程图：

2.5.3 AT与XA的区别

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

可见，AT 模式使用起来更加简单，无业务侵入，性能更好。因此企业 90% 的分布式事务都可以用 AT 模式来解决。

2.5.4 实现步骤

添加 seata-at.sql 到微服务对应的数据库

-- for AT mode you must to init this sql for you business database. the seata server not need it.
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log`
(
    `branch_id`     BIGINT       NOT NULL COMMENT 'branch transaction id',
    `xid`           VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'global transaction id',
    `context`       VARCHAR(128) 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 KEY `ux_undo_log` (`xid`, `branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  AUTO_INCREMENT = 1
  DEFAULT CHARSET = utf8mb4 COMMENT ='AT transaction mode undo table';

修改 application.yaml 将事务模式修改为 AT 模式
```
seata:
	data-source-proxy-mode: AT #开启AT模式
```

Normaling

分布式事务