Seata之TCC模式解读

基本介绍

起源

概述

案例流程分析

TCC注意事项

空回滚

幂等

悬挂

具体使用

@LocalTCC

@TwoPhaseBusinessAction

小结

基本介绍

起源

关于TCC的概念，最早是由Pat Helland于2007年发表的一篇名为《Life beyond Distributed Transactions:an Apostate’s Opinion》的论文提出。

在该论文中，TCC还是以Tentative-Confirmation-Cancellation命名。正式以Try-Confirm-Cancel作为名称的是Atomikos公司，其注册了TCC商标。

概述

TCC是Try-Confirm-Cancel的简称。

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。做业务检查(一致性)及资源预留(隔离)，此阶段仅是一个初步操作，它和后续的Confirm 一起才能真正构成一个完整的业务逻辑。
Confirm：完成资源操作业务；要求 Try 成功 Confirm 一定要能成功。做确认提交，Try阶段所有分支事务执行成功后开始执行 Confirm。通常情况下，采用TCC则认为 Confirm阶段是不会出错的。即：只要Try成功，Confirm一定成功。若Confirm阶段真的出错了，需引入重试机制或人工处理。
Cancel：预留资源释放，可以理解为try的反向操作。在业务执行错误需要回滚的状态下执行分支事务的业务取消，预留资源释放。通常情况下，采用TCC则认为Cancel阶段也是一定成功的。若Cancel阶段真的出错了，需引入重试机制或人工处理。

TM首先发起所有的分支事务的try操作，任何一个分支事务的try操作执行失败，TM将会发起所有分支事务的Cancel操作，若try操作全部成功，TM将会发起所有分支事务的Confirm操作，其中Confirm/Cancel 操作若执行失败，TM会进行重试。

与AT模式与TCC模式的对比

	AT模式	TCC模式
一阶段 prepare	在本地事务中，一并提交业务数据更新和相应回滚日志记录	调用自定义的 prepare 逻辑
二阶段 commit	马上成功结束，自动异步批量清理回滚日志	调用自定义的commit 逻辑
二阶段 rollback	通过回滚日志，自动生成补偿操作，完成数据回滚。	调用自定义的rollback 逻辑
其他	支持本地 ACID 事务的关系型数据库	不依赖于底层数据资源的事务支持

TCC支持把自定义的分支事务纳入到全局事务的管理中。

案例流程分析

假设一个扣减用户余额的业务。假设账户A原来余额是100，需要余额扣减30元。

阶段一（ Try ）：检查余额是否充足，如果充足则冻结金额增加30元，可用余额扣除30

总金额 = 冻结金额 + 可用金额，数量依然是100不变。事务直接提交无需等待其它事务。

阶段二（Confirm)：，现在库存充足，可以提交（Confirm），则冻结金额扣减30确认可以提交，不过之前可用金额已经扣减过了，这里只要清除冻结金额就好了

阶段二(Canncel)：如果库存不足，需要回滚（Cancel），则冻结金额扣减30，可用余额增加30需要回滚，那么就要释放冻结金额，恢复可用金额：

TCC注意事项

空回滚

在没有调用 TCC 资源 Try 方法的情况下，调用了二阶段的 Cancel 方法，Cancel 方法需要识别出这是一个空回滚，然后直接返回成功。
出现原因是当一个分支事务所在服务宕机或网络异常，分支事务调用记录为失败，这个时候其实是没有执行Try阶段，当故障恢复后，分布式事务进行回滚则会调用二阶段的Cancel方法，从而形成空回滚。
解决思路是关键就是要识别出这个空回滚。思路很简单就是需要知道一阶段是否执行，如果执行了，那就是正常回滚；如果没执行，那就是空回滚。前面已经说过TM在发起全局事务时生成全局事务记录，全局事务ID贯穿整个分布式事务调用链条。再额外增加一张分支事务记录表，其中有全局事务 ID 和分支事务 ID，第一阶段 Try 方法里会插入一条记录，表示一阶段执行了。Cancel 接口里读取该记录，如果该记录存在，则正常回滚；如果该记录不存在，则是空回滚。

幂等

为了保证TCC二阶段提交重试机制不会引发数据不一致，要求 TCC 的二阶段 Try、 Confirm 和 Cancel 接口保证幂等，这样不会重复使用或者释放资源。如果幂等控制没有做好，很有可能导致数据不一致等严重问题。
解决思路在上述“分支事务记录”中增加执行状态，每次执行前都查询该状态。

悬挂

悬挂就是对于一个分布式事务，其二阶段 Cancel 接口比 Try 接口先执行。
出现原因是在 RPC 调用分支事务try时，先注册分支事务，再执行RPC调用，如果此时 RPC 调用的网络发生拥堵，通常 RPC 调用是有超时时间的，RPC 超时以后，TM就会通知RM回滚该分布式事务，可能回滚完成后，RPC 请求才到达参与者真正执行，而一个 Try 方法预留的业务资源，只有该分布式事务才能使用，该分布式事务第一阶段预留的业务资源就再也没有人能够处理了，对于这种情况，我们就称为悬挂，即业务资源预留后没法继续处理。
解决思路是如果二阶段执行完成，那一阶段就不能再继续执行。在执行一阶段事务时判断在该全局事务下，“分支事务记录”表中是否已经有二阶段事务记录，如果有则不执行Try。

具体使用

@LocalTCC

该注解需要添加到上面描述的接口上，表示实现该接口的类被 seata 来管理，seata 根据事务的状态，自动调用我们定义的方法，如果没问题则调用 Commit 方法，否则调用 Rollback 方法。

@LocalTCC
public interface AccountTCCService {

}

@TwoPhaseBusinessAction

该注解用在接口的 Try 方法上，该注解的用法如下:

@LocalTCC
public interface AccountTCCService {

    @TwoPhaseBusinessAction(name = "deduct", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void deduct(@BusinessActionContextParameter(paramName = "userId") String userId,
                @BusinessActionContextParameter(paramName = "money")int money);

    boolean confirm(BusinessActionContext ctx);

    boolean cancel(BusinessActionContext ctx);
}

该注解包含这几个属性

name 为 tcc 方法的 bean 名称，需要全局唯一，一般写方法名即可；
commitMethod 自然地写 Commit 方法的方法名；
rollbackMethod 写 Rollback 方法的方法名；

@BusinessActionContextParameter
该注解用来修饰 Try 方法的入参，被修饰的入参可以在 Commit 方法和 Rollback 方法中通过 BusinessActionContext 获取。

最后对接口进行实现即可：

@Service
@Slf4j
public class AccountTCCServiceImpl implements AccountTCCService {

    @Autowired
    private AccountMapper accountMapper;
    @Autowired
    private AccountFreezeMapper freezeMapper;

    @Override
    @Transactional
    public void deduct(String userId, int money) {
        // 0.获取事务id
        String xid = RootContext.getXID();
        // 1.扣减可用余额
        accountMapper.deduct(userId, money);
        // 2.记录冻结金额，事务状态
        AccountFreeze freeze = new AccountFreeze();
        freeze.setUserId(userId);
        freeze.setFreezeMoney(money);
        freeze.setState(AccountFreeze.State.TRY);
        freeze.setXid(xid);
        freezeMapper.insert(freeze);
    }

    @Override
    public boolean confirm(BusinessActionContext ctx) {
        // 1.获取事务id
        String xid = ctx.getXid();
        // 2.根据id删除冻结记录
        int count = freezeMapper.deleteById(xid);
        return count == 1;
    }

    @Override
    public boolean cancel(BusinessActionContext ctx) {
        // 0.查询冻结记录
        String xid = ctx.getXid();
        AccountFreeze freeze = freezeMapper.selectById(xid);

        // 1.恢复可用余额
        accountMapper.refund(freeze.getUserId(), freeze.getFreezeMoney());
        // 2.将冻结金额清零，状态改为CANCEL
        freeze.setFreezeMoney(0);
        freeze.setState(AccountFreeze.State.CANCEL);
        int count = freezeMapper.updateById(freeze);
        return count == 1;
    }
}