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03、分布式事务 实战 - 分布式事务解决方法-2PC（两阶段提交）

一 什么是2PC

2PC即两阶段提交协议，将整个全局事务分为准备阶段，提交阶段。

1、 准备阶段（PreparePhase）：事务管理器给每个本地事务发送Prepare消息，每个本地事务执行本地事务，但不提交并且写本地的Undo/Redo日志并且继续持有锁资源；

Undo：记录数据库修改前的数据，用于回滚事务。

Redo：记录数据库修改后的数据，用户提交事务。

2、 提交阶段（CommitPhase）：如果事务管理器收到某个本地事务执行失败的消息，直接给每个本地事务发送回滚消息（Rollback）,否则，事务管理器给每个本地事务发送提交消息（Commit）每个本地事务根据事务管理器消息执行回滚或提交，并且释放锁资源；

成功图例

 

失败图例
 

二 2PC具体实现方案之XA方案

  2PC的传统方案是在数据库层面实现的，如Oracle、MySQL都支持2PC协议，为了统一标准减少行业内不必要的对接成本，需要制定标准化的处理模型及接口标准，国际开放标准组织Open Group定义了分布式事务处理模型 DTP（Distributed Transaction Processing Reference Model）。

DTP模型定义几个角色：

  • RM（Resource Manager）：资源管理器，可以理解为事务的参与者，控制着分支事务。
  • TM（Transaction Manager）:事务管理器，控制全局事务，控制全局事务生命周期，协调各个RM。
  • AP（Application Program）：应用程序，可以理解为使用DTP的程序。

XA协议就是RM与TM之间通讯的接口规范
XA方案就是基于数据库XA协议来实现2PC的方案，例如：JTA(Java Transaction Manager) : 是Java规范,是XA在Java上的实现。

流程举例，新用户注册送积分，用户库与积分库不是同一个库：

1、 应用程序（AP）持有用户库和积分库两个数据源；
2、 应用程序（AP）通过TM通知用户库RM新增用户，同时通知积分库RM为该用户新增积分，RM此时并未提交事务，此时用户和积分资源锁定；
3、 TM收到执行回复，只要有一方失败则分别向其他RM发起回滚事务，回滚完毕，资源锁释放；
4、 TM收到执行回复，全部成功，此时向所有RM发起提交事务，提交完毕，资源锁释放；

XA方案的缺点：

  • 需要数据库支持XA协议，不过大部分常用数据库都支持（MySql、Oracle）。
  • 资源锁持续了两个阶段，性能较差。

三 2PC具体实现方案之Seata方案

3.1 什么是Seata

Seata是阿里巴巴中间件团队发起的开源项目Fescar，后更名为Seata，是一款开源的分布式事务框架。
Seata作用于应用层通过对本地事务的协调完成全局事务。对业务0侵入来解决微服务下的分布式事务问题，目前提供AT模式（即2PC）和TCC模式的分布式事务解决方案。

3.2 Seata三大组件

Seata定义了三大组件来处理分布式事务：

  • 事务协调器（Transaction Coordinator）:独立的中间件，需要独立部署。维持全局事务的状态，接受TM发起全局事务的提交与回滚，负责RM通信协调各分支事务的提交与回滚。
  • 事务管理器（Transaction Manager）：需要嵌入应用程序中工作，负责向TC发起全局事务，并最终向TC发起全局提交或全局回滚。
  • 资源管理器（Resource Manager）：控制分支事务，接受TC的指令，驱动分支事务的提交与回滚。

3.2 Seata工作流程

拿新用户注册送积分举例，用户库与积分库不是同一个库：

1、 用户服务的TM向TC申请开启一个全局事务，TC全局事务开启成功，并生成一个全局唯一XID返回给TM；
2、 用户服务RM带着XID向TC注册分支事务，TC将其纳入XID对应的全局事务，并返回BranchID；
3、 用户服务执行分支事务，向用户表插入数据，并向undo_log写入数据（用于回滚），并提交分支事务，然后向TC上报分支事务执行结果；
4、 用户服务带着XID调用积分服务；
5、 积分服务RM带着XID向TC注册分支事务，TC将其纳入XID对应的全局事务，并返回BranchID；
6、 积分服务执行分支事务，向积分表插入数据，并向undo_log写入数据（用于回滚），积分服务返回用户服务，并提交分支事务，然后向TC上报分支事务执行结果；
7、 用户服务TM向TC发起针对XID的全局提交或回滚；
8、 TC调度XID下的全部分支事务完成提交或回滚；

成功图例：
 

回滚图例：
 

3.3 Seata与传统2PC比较

  • RM区别：传统2PC的RM在数据库层，实际是数据库本身，通过XA协议实现。而Seata以Jar的形式作为中间件部署在应用层。
  • 分支事务提交时间：2PC在第二阶段，Seata在第一阶段。提高了性能。