Java分布式事务管理框架之Seata

Seata介绍

三大组件

实现原理

四种事务模式

搭建seata服务端

单机版安装

集群安装

Seata介绍

Seata:Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture，简易可扩展的自治式分布式事务管理框架，其前身是fescar。是一种简单分布式事务的解决方案。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。

官方文档：https://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html

三大组件

事务协调器（TC）：维护全局事务和分支事务的状态，驱动全局提交或回滚，相当于是协调者。

事务管理器（TM）：定义全局事务的范围：开始全局事务，提交或回滚全局事务，相当于LCN中发起方。

资源管理器（RM）：管理分支事务正在处理的资源，与TC进行对话以注册分支事务并报告分支事务的状态，并驱动分支事务的提交或回滚，相当于是LCN中的参与方

实现原理

发起方™和我们的参与方(RM)项目启动之后和协调者TC保持长连接；

发起方™调用接口之前向TC获取一个全局的事务的id 为xid，注册到 seata 中．Aop实现

使用feign客户端调用接口的时候，seata重写了feign客户端，在请求中传递该xid。

参与方（RM）从请求头中获取到该xid，方法执行完后不会立马提交而是等待协调者告诉提交状态。

四种事务模式

第一种、AT

使用这种模式有个前提：

基于支持本地 ACID 事务的关系型数据库。

Java 应用，通过 JDBC 访问数据库。

实现过程分为两个阶段：

一阶段：

在一阶段中，Seata会拦截“业务SQL“，首先解析SQL语义，找到要更新的业务数据，在数据被更新前，保存下来"undo"，然后执行”业务SQL“更新数据，更新之后再次保存数据”redo“，最后生成行锁，这些操作都在本地数据库事务内完成，这样保证了一阶段的原子性。

解析 SQL：得到 SQL 的类型（UPDATE），表（product），条件（where name = ‘TXC’）等相关的信息。

查询前镜像：根据解析得到的条件信息，生成查询语句，定位数据。

执行业务 SQL：更新这条记录的 name 为 ‘GTS’。

查询后镜像：根据前镜像的结果，通过主键定位数据。

插入回滚日志：把前后镜像数据以及业务 SQL 相关的信息组成一条回滚日志记录，插入到 UNDO_LOG 表中。

提交前，向 TC 注册分支：申请 product 表中，主键值等于 1 的记录的全局锁。

本地事务提交：业务数据的更新和前面步骤中生成的 UNDO LOG 一并提交。

将本地事务提交的结果上报给 TC。

二阶段：

相对一阶段，二阶段比较简单，负责整体的回滚和提交，如果之前的一阶段中有本地事务没有通过，那么就执行全局回滚，否在执行全局提交，回滚用到的就是一阶段记录的"undo Log"，通过回滚记录生成反向更新SQL并执行，以完成分支的回滚。当然事务完成后会释放所有资源和删除所有日志。

事务回滚的情况

收到 TC 的分支回滚请求，开启一个本地事务，执行如下操作。

通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。

数据校验：拿 UNDO LOG 中的后镜与当前数据进行比较，如果有不同，说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改。这种情况，需要根据配置策略来做处理

根据 UNDO LOG 中的前镜像和业务 SQL 的相关信息生成并执行回滚的语句

提交本地事务。并把本地事务的执行结果（即分支事务回滚的结果）上报给 TC。

事务提交的情况

收到 TC 的分支提交请求，把请求放入一个异步任务的队列中，马上返回提交成功的结果给 TC。

异步任务阶段的分支提交请求将异步和批量地删除相应 UNDO LOG 记录。

**总结：**AT模式是一种无侵入的分布式事务解决方案，在 AT 模式下，用户只需关注自己的“业务 SQL”，用户的 “业务 SQL” 作为一阶段，Seata 框架会自动生成事务的二阶段提交和回滚操作。该模式会根据用户执行的SQL生成对应的回滚数据的SQL语句，然后根据事务的提交还是回滚来执行回滚的SQL语句还是删除对应的UNDO LOG 记录（SQL语句）。

第二种、TCC

不依赖于底层数据资源的事务支持：是指支持把自定义的分支事务纳入到全局事务的管理中。

一阶段 prepare 行为：调用自定义的 prepare 逻辑。
二阶段 commit 行为：调用自定义的 commit 逻辑。
二阶段 rollback 行为：调用自定义的 rollback 逻辑。

第三种、Saga

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。

第四种、XA

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。

使用前提：支持XA 事务的数据库。Java 应用，通过 JDBC 访问数据库。

这里主要介绍使用AT模式，后续提供每种模式的实现方式、代码案例。

搭建seata服务端 单机版安装

下载地址：https://github.com/seata/seata/releases

这里使用的是1.4.2版本

学习和测试建议使用单机版，简单搭建，生成环境不建议。

直接在github上下载对应的软件包，一键启动即可，默认是file模式，也就是数据以文件的形式保存本地。

解压之后，进入bin目录执行对应的启动命令即可：windows环境执行 bat文件，Linux环境执行 sh文件。

启动成功：

数据保存在本地

集群安装

首先准备mysql、nacos环境，在准备至少两台服务器，这里数据存到MySQL中去。

多个 Seata TC Server 通过 db 数据库，实现全局事务会话信息的共享。同时，每个 Seata TC Server 可以注册自己到注册中心上，方便应用从注册中心获得到他们。

初始化SQL语句（可以去github中找到，源码中也有），seata框架需要用的数据库表

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `global_table`
(
    `xid`                       VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`            BIGINT,
    `status`                    TINYINT      NOT NULL,
    `application_id`            VARCHAR(32),
    `transaction_service_group` VARCHAR(32),
    `transaction_name`          VARCHAR(128),
    `timeout`                   INT,
    `begin_time`                BIGINT,
    `application_data`          VARCHAR(2000),
    `gmt_create`                DATETIME,
    `gmt_modified`              DATETIME,
    PRIMARY KEY (`xid`),
    KEY `idx_gmt_modified_status` (`gmt_modified`, `status`),
    KEY `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;
-- the table to store BranchSession data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `branch_table`
(
    `branch_id`         BIGINT       NOT NULL,
    `xid`               VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`    BIGINT,
    `resource_group_id` VARCHAR(32),
    `resource_id`       VARCHAR(256),
    `branch_type`       VARCHAR(8),
    `status`            TINYINT,
    `client_id`         VARCHAR(64),
    `application_data`  VARCHAR(2000),
    `gmt_create`        DATETIME(6),
    `gmt_modified`      DATETIME(6),
    PRIMARY KEY (`branch_id`),
    KEY `idx_xid` (`xid`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;
-- the table to store lock data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `lock_table`
(
    `row_key`        VARCHAR(128) NOT NULL,
    `xid`            VARCHAR(128),
    `transaction_id` BIGINT,
    `branch_id`      BIGINT       NOT NULL,
    `resource_id`    VARCHAR(256),
    `table_name`     VARCHAR(32),
    `pk`             VARCHAR(36),
    `gmt_create`     DATETIME,
    `gmt_modified`   DATETIME,
    PRIMARY KEY (`row_key`),
    KEY `idx_branch_id` (`branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

每个seata服务节点的配置信息修改：主要修改下面两个文件

file.conf文件的修改：注意mysql 的版本，我这里使用的是MySQL8

store {
  ## store mode: file、db、redis
  mode = "db"
  ## rsa decryption public key
  publicKey = ""
  ## database store property
  db {
    ## the implement of javax.sql.DataSource, such as DruidDataSource(druid)/BasicDataSource(dbcp)/HikariDataSource(hikari) etc.
    datasource = "druid"
    ## mysql/oracle/postgresql/h2/oceanbase etc.
    dbType = "mysql"
    driverClassName = "com.mysql.cj.jdbc.Driver"
    ## if using mysql to store the data, recommend add rewriteBatchedStatements=true in jdbc connection param
    url = "jdbc:mysql://www.kaicostudy.com:3306/transaction_seata?rewriteBatchedStatements=true"
    user = "root"
    password = "123456"
    minConn = 5
    maxConn = 100
    globalTable = "global_table"
    branchTable = "branch_table"
    lockTable = "lock_table"
    queryLimit = 100
    maxWait = 5000
  }
}

registry.conf 文件的修改：

registry {
# file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
type = "nacos"

nacos {
application = "seata-server"
serverAddr = "www.kaicostudy.com:8848"
group = "SEATA_GROUP"
namespace = ""
cluster = "default"
username = ""
password = ""
}
}

config {
# file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3
type = "nacos"

nacos {
serverAddr = "www.kaicostudy.com:8848"
namespace = ""
group = "SEATA_GROUP"
username = ""
password = ""
dataId = "seataServer.properties"
}
}