分布式事务(三)Seata分布式事务框架-AT模式介绍

2020-10-26   70 次阅读


Seata介绍

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。

2019 年 1 月,阿里巴巴中间件团队发起了开源项目 Fescar(Fast & EaSy Commit And Rollback),和社区一起共建开源分布式事务解决方案。Fescar 的愿景是让分布式事务的使用像本地事务的使用一样,简单和高效,并逐步解决开发者们遇到的分布式事务方面的所有难题。

Fescar 开源后,蚂蚁金服加入 Fescar 社区参与共建,并在 Fescar 0.4.0 版本中贡献了 TCC 模式。

为了打造更中立、更开放、生态更加丰富的分布式事务开源社区,经过社区核心成员的投票,大家决定对 Fescar 进行品牌升级,并更名为 Seata,意为:Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture,是一套一站式分布式事务解决方案。

Seata 融合了阿里巴巴和蚂蚁金服在分布式事务技术上的积累,并沉淀了新零售、云计算和新金融等场景下丰富的实践经验,但要实现适用于所有的分布式事务场景的愿景,仍有很长的路要走。

Seata AT事务方案

Seata 的 AT 模式(Automatic Transaction)是一种无侵入的分布式事务解决方案。下面结合具体业务场景来分析其执行的原理。

业务场景

订单系统

业务
当用户下订单时,执行以下三步流程:

  1. 订单系统保存订单
  2. 订单系统调用库存服务,减少商品库存
  3. 订单系统调用账户服务,扣减用户金额

这三步要作为一个整体事务进行管理,要么整体成功,要么整体失败。

Seata AT基本原理

Seata AT 事务分两个阶段来管理全局事务:
第一阶段: 执行各分支事务
第二阶段: 控制全局事务最终提交或回滚

第一阶段:执行各分支事务

微服务系统中,各服务之间无法相互感知事务是否执行成功,这时就需要一个专门的服务,来协调各个服务的运行状态。这个服务称为 TC(Transaction Coordinator),事务协调器。

tc

订单系统开始执行保存订单之前,首先启动 TM(Transaction Manager,事务管理器),由 TM 向 TC 申请开启一个全局事务:

TM
这时TC会产生一个全局事务ID,称为 XID,并将 XID 传回 TM:

xid

这样就开启了全局事务

全局事务开启后,开始执行创建订单的业务。首先执行保存订单,这时会先启动一个 RM(Resource Manager,资源管理器),并将 XID 传递给 RM。

rm

RM 负责对分支事务(即微服务的本地事务)进行管理,并与 TC 通信,上报分支事务的执行状态、接收全局事务的提交或回滚指令。

RM 首先会使用 XID 向 TC 注册分支事务,将分支事务纳入对应的全局事务管辖。

rm

现在可以执行保存订单的分支事务了。一旦分支事务执行成功,RM 会上报事务状态:

tx
TC 收到后,会将该状态信息传递到 TM:
o

到此,保存订单过程结束。下面是调用库存服务,减少商品库存,与订单的执行过程相同。

首先调用库存服务,启动 RM,并传递 XID:

s

库存服务的 RM 使用 XID 向 TC 进行注册,纳入全局事务管辖:

s

执行本地事务成功后上报状态,TC会将状态发送给TM:

s

相同的,完成账户分支事务:

a

第二阶段:控制全局事务最终提交

现在,TM(全局事务管理器)收集齐了全部分支事务的成功状态,它会进行决策,确定全局事务成功,向 TC 发送全局事务的提交请求:

tm

然后,TC 会向所有 RM 发送提交操作指令,RM 会完成最终提交操作:

tc
到此,全局事务全部提交完成!

第二阶段:控制全局事务最终回滚

上面是全局事务执行成功的情况,下面再来看看事务执行失败的情况。

假设订单业务执行过程中,扣减账户金额这一步分支事务执行失败,那么失败状态对TC上报,然后再发送给TM:

a
TM 会进行决策,确定全局事务失败,向 TC 发送全局事务的回滚请求:

tm
然后,TC 会向所有 RM 发送回滚操作指令,RM 会完成最终回滚操作:

tc

Seata AT具体工作机制

以上了解了 Seata AT 的基本原理、工作流程,那么 Seata 具体是如何实现全局事务的提交和回滚操作呢?下面来分析 Seata 的具体工作机制。

第一阶段:执行分支事务

以全面订单业务中的库存服务为例,库存表中存在一条商品的库存信息:

s
现在要执行业务操作减少库存,从50件减少到40件:

s

执行修改库存业务操作前, 会先取出旧的库存信息:

s

现在可以修改库存了:

s
接着,取出更新后的新数据:

s

接下来,会把旧数据和新数据合并起来,保存到一个事务回滚日志表:undo_log表:
s

至此,第一阶段,分支事务完成,将状态上报给TC:
a

第二阶段:控制全局事务最终回滚

假如全局事务失败,那么第一阶段已提交的分支事务要执行回滚操作。

首先会收到来自 TC 的全局事务回滚指令:

s
接下来,根据事务回滚日志(undo_log)表的记录,将商品恢复成旧的库存数据:
s
然后删除事务日志,最终完成第二阶段回滚操作:

s

第二阶段:控制全局事务最终提交

上面是全局事务回滚操作。如果全局事务成功,要完成最终提交,AT模式最终提交操作非常简单,只需要删除日志数据即可。

首先接收到 TC 的全局事务提交指令:

s
接着,直接删除事务日志,就完成了第二阶段提交操作:

a

Q.E.D.

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毕生所求无它,爱与自由而已