使用Seata解决分布式事务问题

说明：在分布式架构下，一个请求需要多个微服务来实现。当一个请求牵扯到多个微服务时，事务问题就变得麻烦起来。

问题描述

现在有三个服务，分别是账户服务、库存服务和订单服务，生成一个订单，需要确保商品的库存是否充足，账户的余额是否充足，实际操作的是三条语句（添加订单、修改账户余额、修改库存数量），这三条语句组成一个事务。

在这里插入图片描述

例如，2.3 库存不充足，修改数据库库存数量时报错，此时对账户表的操作，对订单表的新增订单操作均已完成，正常业务逻辑是需要将此次业务相关的操作全部回退。

业务代码

Step1：数据库相关表初始状态

在这里插入图片描述

Step2：创建订单代码

在这里插入图片描述

Step3：发送请求

请求数量大于库存数量

在这里插入图片描述

Step4：请求出错

在这里插入图片描述

库存为正整数，修改后结果小于0，修改出错；

在这里插入图片描述

Step5：数据库状态变化

金额已扣除，事务未完全回滚

在这里插入图片描述

解决方案

可以使用Seata技术解决，Seata是蚂蚁金服和阿里巴巴共同开源的，致力于提供高性能和简单医用的分布式事务服务，解决分布式事务问题。

Seata解决分布式事务问题，简单来说，是建立了一个TC（事务协调者，Transaction Coordinator），用来维护全局和分支事务的状态，协调全局事务提交/回滚，如下图：
在这里插入图片描述

图中的TM（事务管理器，Transaction Manager）可以理解为@GlobalTransactional注解标志的范围，如上面的新建订单方法；RM（Resource Manager，资源管理器）表示分支事务所管理的资源，可以简单理解为分支事务所控制的数据库表；

而Seata分布式事务具体实现分为有四种模式，特点如下：

在这里插入图片描述

本文详细介绍前两种模式的使用，其他请参考：http://t.csdn.cn/XZotl

代码实现

第一步：添加依赖

使用Seata前，先添加依赖，因为每个微服务都需要添加，我这里添加到父模块中。

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
    <exclusions>
        <!--版本较低，1.3.0，因此排除-->
        <exclusion>
            <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
            <groupId>io.seata</groupId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<!--seata starter 采用1.4.2版本-->
<dependency>
    <groupId>io.seata</groupId>
    <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>${seata.version}</version>
</dependency>

第二步：设置配置文件

设置seata的配置文件，注意每一个服务模块都需要添加

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
    # 参考tc服务自己的registry.conf中的配置
    type: nacos
    nacos: # tc
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      namespace: ""
      group: DEFAULT_GROUP
      application: seata-tc-server # tc服务在nacos中的服务名称
      cluster: SH
  tx-service-group: seata-demo # 事务组，根据这个获取tc服务的cluster名称
  service:
    vgroup-mapping: # 事务组与TC服务cluster的映射关系
      seata-demo: SH

添加配置时，可敲一下“seata”看idea有没有提示，验证依赖是否添加进来了；

在这里插入图片描述

第三步：设置seata配置文件

在nacos上设置seata的配置文件，详细参考：http://t.csdn.cn/MOuRz；

在这里插入图片描述

第四步：创建数据库

为seata创建一个专门的数据库，用来记录事务信息，数据库名要与nacos上配置的数据库名一致
在这里插入图片描述

SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;


# 分支事务信息
DROP TABLE IF EXISTS `branch_table`;
CREATE TABLE `branch_table`  (
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `transaction_id` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  `resource_group_id` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `resource_id` varchar(256) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `branch_type` varchar(8) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `status` tinyint(4) NULL DEFAULT NULL,
  `client_id` varchar(64) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `application_data` varchar(2000) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_create` datetime(6) NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_modified` datetime(6) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`branch_id`) USING BTREE,
  INDEX `idx_xid`(`xid`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;


# 全局事务信息
DROP TABLE IF EXISTS `global_table`;
CREATE TABLE `global_table`  (
  `xid` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `transaction_id` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  `status` tinyint(4) NOT NULL,
  `application_id` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `transaction_service_group` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `transaction_name` varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `timeout` int(11) NULL DEFAULT NULL,
  `begin_time` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  `application_data` varchar(2000) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_create` datetime NULL DEFAULT NULL,
  `gmt_modified` datetime NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`xid`) USING BTREE,
  INDEX `idx_gmt_modified_status`(`gmt_modified`, `status`) USING BTREE,
  INDEX `idx_transaction_id`(`transaction_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact;


# 全局锁信息
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;

第五步：创建快照表

创建一个表（updo_log），用来记录数据快照的信息，该表创建在业务的数据库内；

在这里插入图片描述

SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

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;

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

AT 模式（默认）

原理图

AT模式的特点是，先执行SQL，当分支事务有失败时，再根据数据快照回滚数据。

在这里插入图片描述

第一步：添加配置

在各个服务模块里添加分布式事务的模式为AT：

seata:
  data-source-proxy-mode: AT

第二步：修改注释

在需要添加事务的方法上，将“@Transactional”注解修改注解为“@GlobalTransactional”

在这里插入图片描述

第三步：启动测试

断点打在判断库存数量是否大于请求数量这一行代码，查看数据库各表的状态

在这里插入图片描述

各个表的状态

在这里插入图片描述

放开断点，查看各张表的状态，可以看到，因为库存判断执行失败，请求数量大于库存数量，事务回滚，各张表回滚到初始状态，分布式事务问题得到解决。

在这里插入图片描述

小结

因为AT模式是先执行SQL语句，所以当多线程并发时，如果先执行了SQL语句，此时其他线程来操作数据库，就出现了数据脏读。使用AT模式，需要解决数据脏读问题。

Seata的解决方法是，引入全局锁，即对全局事务建立一个锁，分支事务操作完数据库，此时也不允许其他线程来操作数据，只有全局事务执行完毕后，才释放锁。

（断点时，加全局锁）

在这里插入图片描述

（放过断点，释放锁）

在这里插入图片描述

XA 模式

原理图

XA模式比AT模式结构清晰的多，就很简单，由事务协调者统一协调执行，一旦发现有分支事务执行失败，就回滚所有分支事务，如下：

（正常情况）
在这里插入图片描述

（异常情况）

在这里插入图片描述

第一步：修改配置

修改各模块的配置，模式改为XA，重启所有服务；

seata:
  registry:
  data-source-proxy-mode: XA

第二步：启动测试

同样，断点打在判断库存这一行代码，查看各张表的内容；

在这里插入图片描述

另外几张表情况，可以发现表的内容情况与XA实现描述是符合的；

在这里插入图片描述

断点拿掉，程序报错；
在这里插入图片描述

数据未发现变化，XA模式同样解决了分布式事务问题；

在这里插入图片描述

小结

XA模式需锁定数据库资源，等待二阶段结束才释放，性能较差，但实现简单，不需要考虑数据脏读的问题。

总结

Seata可解决分布式事务问题，并提供了四种模式，AT为默认模式；

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