分布式事务Seata中XA和AT模式介绍

Seata中XA和AT模式介绍

分布式事务介绍
分布式解决方案
解决分布式事务的思路
Seata的架构
- Seata中的XA模式
- - Seata的XA模型流程
  - XA模式优缺点
  - 实现XA模式
- Seata中的AT模式
- - Seata中的AT模式流程
  - 实现AT模式
  - AT模式优缺点
AT模式与XA模式的区别

分布式事务介绍

分布式事务，就是指不是在单个服务或单个数据库架构下，产生的事务，例如：

跨数据源的分布式事务
跨服务的分布式事务

订单的创建、库存的扣减、账户扣款在每一个服务和数据库内是一个本地事务，可以保证ACID原则。
但是当我们把三件事情看做一个"业务"，要满足保证“业务”的原子性，要么所有操作全部成功，要么全部失败，不允许出现部分成功部分失败的现象，这就是分布式系统下的事务了。

分布式解决方案

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。

在这里插入图片描述

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TC，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。

解决分布式事务的思路

分布式事务最大的问题是各个子事务的一致性问题，因此可以借鉴CAP定理和BASE理论，有两种解决思路：

AP模式：各子事务分别执行和提交，允许出现结果不一致，然后采用弥补措施恢复数据即可，实现最终一致。
CP模式：各个子事务执行后互相等待，同时提交，同时回滚，达成强一致。但事务等待过程中，处于弱可用状态。

但不管是哪一种模式，都需要在子系统事务之间互相通讯，协调事务状态，也就是需要一个事务协调者(TC)：
在这里插入图片描述
这里的子系统事务，称为分支事务；有关联的各个分支事务在一起称为全局事务。

Seata的架构

Seata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，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。

Seata中的XA模式

两阶段提交
XA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：
在这里插入图片描述

异常情况：在这里插入图片描述

一阶段：

事务协调者通知每个事物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

Seata的XA模型流程

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：
在这里插入图片描述
1. RM一阶段的工作：

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

2. 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

3. RM二阶段的工作：

接收TC指令，提交或回滚事务

XA模式优缺点

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

实现XA模式

Seata的starter已经完成了XA模式的自动装配，实现非常简单，步骤如下：

1）修改application.yml文件（每个参与事务的微服务），开启XA模式：

seata:
  data-source-proxy-mode: XA

2）给发起全局事务的入口方法添加@GlobalTransactional注解:

3）重启服务并测试

重启服务，再次测试，发现无论怎样，三个微服务都能成功回滚。

Seata中的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。

Seata的AT模型基本流程图：
在这里插入图片描述

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

Seata中的AT模式流程

AT模式下，当前分支事务执行流程如下：
1. 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。
RM执行业务SQL，提交本地事务，释放数据库锁。
RM报告本地事务状态给TC

2. 二阶段：

TM通知TC事务结束
TC检查分支事务状态
a）如果都成功，则立即删除快照
b）如果有分支事务失败，需要回滚。

流程图：
在这里插入图片描述

实现AT模式

在分布式微服务中的数据库创建undo_log表

CREATE TABLE `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 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 DEFAULT CHARSET=utf8mb3 COMMENT='AT transaction mode undo table';