SpringCloud AliBaba篇之Seata：分布式事务组件理论与实践

2024-02-04 | 0 评论 | 0 浏览

1、事务简介

事务(Transaction)是访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元(unit)。在关系数据库中，一个事务由一组SQL语句组成，事务具有4个属性：原子性、一致性、隔离性、持久性。这四个属性通常称为ACID原则。

原子性(atomicity) : 事务中的操作要么都发生，要么都不发生
一致性(consistency): 事务从一个一致性的状态变到另一个一致性的状态，
隔离性(isolation) : 事务之间不能相互干扰、相互隔离，隔离又分为四个级别: 读未提交(read uncommitted), 读已提交(read committed,解决脏读)、可重复读(rpeatable read ,解决不可重复读)、串行化(serializable 解决幻读)
持久性(durability) : 持久性也称为永久性(permanence)，指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变是永久的，接下来的操作或故障不应该对其有任何影响。

1.1、本地事务

@Translation

大多数场景下，我们的应用都只需要操作单一的数据库，这种情况的事务我们称之为本地事务(Local Transation)。本地事务的ACID特性是数据库直接提供支持。本地事务应用架构如下所示：

1.2、常见的分布式事务解决方案

seata阿里分布式事务框架
消息队列
saga
XA

他们都有一个共同点，都是两阶段(2PC)。两阶段是指完成整个分布式事务，划分成两个步骤完成。

这四种常见的分布式事务解决方法,分别对应着分布式事务的四种模式：AT、TCC、Sage、XA；

2、Seata是什么

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。AT模式是阿里首推的模式，阿里云上有商用版本的GTS(Global Transaction Service 全局事务服务)

2.1、Seata的三大角色

TC(Transaction Coordinator) - 事务协调者

维护全局和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚

TM(Transaction Manager) - 事务管理器

RM(Resource) - 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，TC为单独部署的Server服务端，TM和RM为嵌入到应用中的Client客户端。

2.2、AT(auto transcation)模式

AT模式是一种无侵入的分布式事务解决方案

阿里的seata框架，实现了该模式

在AT模式下，用户只需关注自己的“业务SQL”，用户的“业务SQL”作为第一阶段，Seata框架会自动生成事务的二阶段提交和回滚操作。

AT模式如何做到对业务的无侵入：

一阶段

在一阶段中，Seata会拦截“业务SQL”，首先解析SQL语义，找到“业务SQL要更新的业务数据，在业务数据被更新前，将其保存成“before image",然后执行”业务SQL“更新业务数据，在业务数据更新之后，再将其保存成”after image“，最后生成行锁，以上操作全部在一个数据库事务内完成，这样保证了一阶段操作的原子性。

二阶段提交

二阶段如果是提交的话，因为业务“SQL”在一阶段已经提交至数据库，所以Seata框架只需将一阶段保存的快照数据和行锁进行删掉，完成数据清理即可。

二阶段回滚：

二阶段如果是回滚的话，Seata就需要一阶段已经执行的“业务SQL”，还原业务数据，回滚方式便是用“before image"还原业务数据；但在还原前要首先要校验脏写，对比数据库当前业务数据和after image,如果两份数据一致就说明没有脏写，可以还原数据，如果不一致就说明有脏写需要人工干预处理。

2.3、TCC模式

侵入性强，并且得自己实现相关事务控制逻辑
整个过程中基本没有锁，性能更强

TCC模式需要用户根据自己的业务场景实现Try,Confirm和Cancel三个操作;事务发起方在一阶段执行try方式，在二阶段提交执行Contirm方法；二阶段回滚执行Cancel方法。

2.4、Saga模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案，在Saga模式中，业务流程中每个参与者都提交本地事务，当出现某一个参与者失败则补偿前面已经成功的参与者，一阶段正向服务和二阶段补偿服务都由业务开发实现。

2.5、XA模式

前提

支持XA 事务的数据库。
Java 应用，通过 JDBC 访问数据库。

整体机制

在 Seata 定义的分布式事务框架内，利用事务资源（数据库、消息服务等）对 XA 协议的支持，以 XA 协议的机制来管理分支事务的一种事务模式。

执行阶段：
可回滚：业务 SQL 操作放在 XA 分支中进行，由资源对 XA 协议的支持来保证 可回滚
持久化：XA 分支完成后，执行 XA prepare，同样，由资源对 XA 协议的支持来保证 持久化 （即，之后任何意外都不会造成无法回滚的情况）
完成阶段：
分支提交：执行 XA 分支的 commit
分支回滚：执行 XA 分支的 rollback

3、Seata快速开始

3.1、Seata Server(TC)环境搭建

Server端存储模式(store.mode)支持三种：

file : 单机模式，全局事务会话信息内存中读写并持久化本地文件root.data,性能较高(默认)
db(5.7+) ：高可用模式，全局事务会话信息通过db共享，相应性能差些
redis : Seata-Server 1.3及以上版本支持，性能较高，存在事务信息丢失风险；请提前配置当前场景的redis持久化配置

3.1.2、db+Nacos方式部署

资源下载地址: 【1.3.0版本windows为例】

https://github.com/seata/seata/releases

1、打开config/file.conf

2、修改mode=“db”

3、修改数据库连接信息(url,username,password)

4、创建数据库(seata)

5、下载相关需要的资源

解压完成后，我们只需要要这个script文件夹即可

将这个文件夹放入我们的steta目录(方便我们用里面的一些资源)

6、引入sql，script/server/db/mysql.sql

7、打开conf/registry.conf文件进行修改

registry部分：

config部分：

8、修改script/config-center/config.txt,为了等一下导入配置

注意点:

配置的事务分组，要与客户端配置的事务分组保持一致

客户端properties配置:springcloud.alibaba.seata.tx-service-group=my_test_tx_troup
default需要跟客户端和registry.conf中registry中的cluster保持一致

事务分组：异地机房停电容错机制

my_test_tx_group可以自定义比如(guangzhou，shanghai)，对应的client也要配置

9、配置参数同步到Nacos

1、进入script/config-center/nacos

如果你的ip和端口都是默认的话，直接双击即可。否则可以使用下面的启动方式

sh nacos-config.sh -h localhost -p 8848 -g SEATA_GROUP -t 93d7e8bc-389c-45e1-99a4-1b14a3309d4a

参数说明：

-h: nacos地址

-p: nacos端口号

-g: 配置分组，默认为SEATA_GROUP

-t: Nacos命名空间ID字段，默认为空

在git bash里面执行命令即可

10、打开nacos进行查看，所有配置成功同步

11、启动seata

找到seata/bin/seata-server.bat双击启动即可

所有启动参数

参数	全写	作用	备注
--------------------------------------------------------------------------------
-h	–host	指定在注册中心注册的ip	不指定时获取当前ip，外部访问部署建议指定
-	-	-	-
-p	–port	指定server启动的端口	默认8091
-m	–storeMode	事务日志存储方式	支持file,db,redis,默认为file，注意：redis需seata-server1.3版本及以上
-n	–serverNode	用户指定seata-server节点id	如1,2,3默认为1
-e	–seataEnv	指定seata-server运行环境	如dev,test，服务启动会使用registry-dev.conf这样的配置

例子：bin/seata-server.sh -h 127.0.0.1 -p 8091 -m db -n 1 -e tset

启动集群方式:

bin/seata-server.sh -p 8091 -n 1

bin/seata-server.sh -p 8092 -n 2

bin/seata-server.sh -p 8093 -n 3

这时候我们的steata已经进来了

3.2、分布式事务代码搭建

3.2.1、创建两个数据库

订单数据库

CREATE TABLE `order` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '订单id',
  `product_id` bigint NOT NULL COMMENT '商品id',
  `total_amount` int NOT NULL COMMENT '商品数量',
  `status` tinyint NOT NULL COMMENT '状态',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

库存数据库

CREATE TABLE `stock` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '库存id',
  `product_id` bigint NOT NULL COMMENT '商品id',
  `count` bigint NOT NULL COMMENT '库存数量',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

3.2.2、创建几个服务模块

seata父模块

pom文件如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>springcloud-alibaba</artifactId>
        <groupId>com.lili</groupId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <packaging>pom</packaging>
    <modules>
        <module>seata_order</module>
        <module>seata_stock</module>
    </modules>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <artifactId>seata</artifactId>
    <properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
    </properties>
    <dependencies>
        <!--web场景启动器-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!--mysql驱动-->
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
        </dependency>
        <!--lombok-->
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
        <!--mybatisPlus-->
        <dependency>
            <groupId>com.baomidou</groupId>
            <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
            <version>3.5.2</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

seata_order子模块

pom文件如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>seata</artifactId>
        <groupId>com.lili</groupId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <artifactId>seata_order</artifactId>
    <properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
    </properties>
    <dependencies>
        <!--nacos 服务  注册与发现-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!--添加openfeign的依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

yml文件：

server:
  port: 8888
# 服务名称
spring:
  application:
    name: order-seata-server
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 101.34.254.160:8847
        username: nacos
        password: nacos
        namespace: public
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/seata_order?characterEncoding=utf-8&serverTimezone=UTC
    username: root
    password: root

启动类

@EnableFeignClients
@SpringBootApplication
public class SeataOrderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SeataOrderApplication.class,args);
    }
}

实体类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@TableName("ll_order")
public class Order implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
  
    /**
     * 订单id
     */
    @TableId(value = "id",type = IdType.AUTO)
    private Long id;
    /**
     * 商品id
     */
    @TableField("product_id")
    private Long productId;
    /**
     * 商品数量
     */
    @TableField("total_amount")
    private Integer totalAmount;
    /**
     * 状态
     */
    @TableField("status")
    private Integer status;
}

mapper层

@Mapper
public interface OrderMapper extends BaseMapper<Order> {
}

service层接口

public interface OrderService extends IService<Order> {
    void addOrder();
}

service层实现类

@Service
public class OrderServiceImpl extends ServiceImpl<OrderMapper, Order> implements OrderService {
    @Autowired
    StockFeignService stockFeignService;
    @Autowired
    OrderMapper orderMapper;
    @Override
    public void addOrder(){
        // 模拟添加订单信息
        Order order = new Order();
        order.setStatus(0);
        order.setProductId(10L);
        order.setTotalAmount(20);
        // 添加订单
        orderMapper.insert(order);
        // 减少库存
        stockFeignService.updateStock();
    }
}

feign下的调用库存接口

@FeignClient(value = "stock-seata-server",path = "/stock")
public interface StockFeignService {
    @RequestMapping("/updateStock")
    void updateStock();
}

controller层

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
    @Autowired
    public OrderService orderService;
    @RequestMapping("/addOrder")
    public void addOrder() {
         orderService.addOrder();
    }
}

seata_stock子模块

pom文件如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>seata</artifactId>
        <groupId>com.lili</groupId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <artifactId>seata_stock</artifactId>
    <properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
    </properties>
    <dependencies>
        <!--nacos 服务  注册与发现-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
                <!--添加openfeign的依赖-->
        <dependency> 
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

yml文件：

server:
  port: 9999
# 服务名称
spring:
  application:
    name: stock-seata-server
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 101.34.254.160:8847
        username: nacos
        password: nacos
        namespace: public
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/seata_stock?characterEncoding=utf-8&serverTimezone=UTC
    username: root
    password: root

实体类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@TableName("ll_stock")
public class Stock implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    /**
     * 库存id
     */
    @TableId(value = "id", type = IdType.AUTO)
    private Long id;
    /**
     * 商品id
     */
    @TableField("product_id")
    private Long productId;
    /**
     * 库存数量
     */
    @TableField("count")
    private Long count;
}

mapper层

@Mapper
public interface StockMapper extends BaseMapper<Stock> {
}

service层接口

public interface StockService extends IService<Stock> {
    void updateStock();
}

service层实现类

@Service
public class StockServiceImpl extends ServiceImpl<StockMapper, Stock> implements StockService {
    @Autowired
    StockMapper stockMapper;
    @Override
    public void updateStock() {
        // 模拟修改数据
        Stock stock = new Stock();
        stock.setId(1L);
        stock.setCount(900L-20L);
        stockMapper.updateById(stock);
    }
}

controller层

@RestController
@RequestMapping("/stock")
public class StockController {
    @Autowired
    public StockService stockService;
    @RequestMapping("/updateStock")
    public void updateStock(){
         stockService .updateStock();
    }      
}

3.3.3、使用@Translation注解测试

服务消费方

@Transactional(rollbackFor = Exception.class )
public void addOrder(){
    // 模拟添加订单信息
    Order order = new Order();
    order.setStatus(0);
    order.setProductId(10L);
    order.setTotalAmount(20);
    // 添加订单
    orderMapper.insert(order);
    // 更新库存
    stockFeignService.updateStock();
    // 测试异常
    int i= 1/0;
}

进行调用测试

java.lang.ArithmeticException: / by zero

控制台正常报错，我们来看看数据库

订单表成功回滚，但是库存表却已经被改变了

3.3.4、整合seata(`@GlobalTransactional`)

第一步，两个服务都需添加下列依赖

<!--seata依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
</dependency>

第二步：各微服务对应数据库中添加undo_log表 ：

CREATE TABLE `undo_log`(
    `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
    `xid` varchar(100) NOT NULL,
    `context` varchar(128) NOT NULL,
    `rollback_info` longblob NOT NULL,
    `log_status` int(11) NOT NULL,
    `log_created` datetime NOT NULL,
    `log_modified` datetime NOT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

第三步：

配置事务的分组，这个要与前面设置的分组相对应（两个服务都需要配置）

spring:
  cloud:
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group: my_test_tx_group

配置seata的注册中心和配置中心（两个服务都需配置）

#配置seata的注册中心，告诉seata client怎么去访问seate server(TC)
seata:
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 101.34.254.160:8847  #seate server所在的nacos服务地址
      application: seata-server #seate server 的服务名
      username: nacos
      password: nacos
      group: SEATA_GROUP # seate server 所在的组，默认就是SEATA_GROUP，没有改可以不用配置
  config: # 配置中心
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 101.34.254.160:8847
      username: nacos
      password: nacos
      group: SEATA_GROUP
      # 如果是默认空间则可以不用添加
      namespace: 93d7e8bc-389c-45e1-99a4-1b14a3309d4a

最后，方法上加上@GlobalTransaction注解，重新测试

@GlobalTransactional
public void addOrder(){
    // 模拟添加订单信息
    Order order = new Order();
    order.setStatus(0);
    order.setProductId(10L);
    order.setTotalAmount(20);
    // 添加订单
    orderMapper.insert(order);
    // 减少库存
    stockFeignService.updateStock();
    // 测试异常
    int i= 1/0;
}

运行保存后，发现我们的数据成功回滚，分布式事务到这里已经完全配置成功了。

标题：SpringCloud AliBaba篇之Seata：分布式事务组件理论与实践
作者：michael
地址：https://blog.junxworks.cn/articles/2024/02/03/1706964803568.html