Fescar鎖和隔離級別的理解

銅板街技術發表於2019-01-31

Fescar全域性鎖的理解

前幾天夜裡，我老大發我一篇文章說阿里的GTS開源了。 因為一直對分散式事務比較感興趣，立馬pull了程式碼，進行閱讀。基本的原理，實現方案我就不一一細化了，詳細見官方文件（寫的很棒，點贊）。

在fescar的社群，大家比較關注的是通過fescar回滾到before快照前，別的執行緒假如更新了資料，且業務走完了，那麼恢復的這個快照不就是髒資料了麼。 很顯然，這種情況在fescar中是不被允許的。

那麼fescar是如何做的呢？

我們先簡單瞭解一下fescar的設計原理

那些一上來就喜歡看原始碼的同學，一定不要錯過這麼官方的圖文介紹，看完再讀原始碼事半功倍。

Fescar官方介紹（https://github.com/alibaba/fescar/wiki）

瞭解完Fescar的基本原理，我們重點關注下Fescar的全域性排他鎖

Fescar設計了一個全域性的排他鎖，來保證事務間的 寫隔離。

關於隔離性：（這是Fescar官方給的一段話）

全域性事務的隔離性是建立在分支事務的本地隔離級別基礎之上的。

在資料庫本地隔離級別 讀已提交或以上 的前提下，Fescar 設計了由事務協調器維護的 全域性寫排他鎖，來保證事務間的 寫隔離，將 全域性事務預設定義在 讀未提交 的隔離級別上。

我們對隔離級別的共識是：絕大部分應用在讀已提交的隔離級別下工作是沒有問題的。而實際上，這當中又有絕大多數的應用場景，實際上工作在讀未提交的隔離級別下同樣沒有問題。

在極端場景下，應用如果需要達到全域性的讀已提交，Fescar也提供了相應的機制來達到目的。 預設，Fescar 是工作在 讀無提交 的隔離級別下，保證絕大多數場景的高效性。

我的解讀

本地事務【讀已提交】，fescar全域性事務【讀未提交】。這是這段話的核心。 我理解的這段話中fescar全域性事務讀未提交，並不是說本地事務的db資料沒有正常提交，而是指全域性事務二階段commit|rollback未真正處理完（即未釋放全域性鎖）。

總結來說：全域性未提交但是本地已提交的資料，對其他全域性事務是可見的【當然在本地事務提交後，本地事務提交前，隔離級別是本地事務的管轄範圍】

for example 產品份額有5W，A使用者購買了2萬，份額branch一階段完畢（本地事務份額已經扣除commit），但是在下單的時候異常了。 因為本地事務讀已提交，這時候fescar允許業務訪問該條資料，3W，在A使用者的份額branch未回滾成功前，對其他使用者可見。 但是其他使用者並不能買該產品，必須等到產品份額回滾到5萬，其他使用者才可以操作產品資料。

所以看了這個例子 真的有必要做到全域性事務讀已提交麼？

我們先來看一下Fescar的全域性鎖的做法

Fescar一階段

1. 本地（Branch）在向TC註冊的時候，把本地事務需要修改的資料table+pks提交到server端申請鎖，拿到全域性鎖後，才能提交本地事務

2. 全域性鎖的結構：resourceId + table + pks

3. 鎖是存在server端 branchSession中

Fescar二階段

一階段本地事務提交，db的鎖釋放了（for update鎖），但是全域性鎖繼續保持， 直到二階段決議(注意釋放鎖的順序)：

1. 提交：TC 釋放鎖,通知branch提交後 (rm端非同步處理)

2. 回滾：TC 通知branch回滾後,釋放鎖（rm端同步處理 執行undo_log）

Fescar如何保障鎖的高效？

大家自己先思考下，最後給大家仔細解讀官方的demo，並分析fescar的效能問題。

Fescar目前開源版本全域性鎖的實現

大家有興趣自己閱讀：com.alibaba.fescar.server.lock.DefaultLockManagerImpl

官方的圖實在是做的太漂亮了，clone一份解讀 TC TM RM 以及全域性鎖的獲取和釋放動作發生點

分支事務如何工作？關注全域性鎖的獲取和釋放 特別是二階段commit和rollback全域性鎖釋放的順序

Fescar鎖和隔離級別的理解

Fescar中 RM TM TC如何工作的？

Fescar鎖和隔離級別的理解

看了這兩張圖，大家應該對fescar是如何工作的應該有一個大致的瞭解了。☺

1. 全域性鎖的獲取

2. tm tc rm之間如何通訊工作

3. 隔離級別問題的思考

最後我們來解讀一遍官方的demo

  • branch1：update storage

    tbl set count = count - ? where commodity
    code = ?

  • branch2：update account

    tbl set money = money - ? where user
    id = ?

  • branch3：insert into order

    tbl (user
    id, commodity_code, count, money) values (?, ?, ?, ?)

1. 執行緒A：執行branch1（pk：55），執行branch2的時候發現沒錢了，扔了一個異常，那麼勢必需要回滾branch1的份額。

  • TM通知TC開始回滾branch1份額中

2. 執行緒B：執行branch1（pk：55）

  • 如果執行緒A中branch1（pk：55）已經回滾成功了，那麼B執行緒可以正常拿到鎖走下去

  • 如果執行緒A中branch1還未回滾（resourceId+table+pk鎖未釋放）。當執行緒B發起branch1向server發起申請鎖，會直接失敗。

Fescar全域性鎖簡單總結：操作一條記錄的分支事務，必須等待這條記錄的前一個分支事務執行結束（具體commit rollback情況分析如下），才能持有鎖。

其實相比XA的鎖，fescar在每個分支事務的一階段結束後都釋放了db的鎖，所以fescar的效能瓶頸應該在於二階段的執行速度（釋放鎖的快慢）

因為分散式事務在執行事務編排前，一般會校驗業務的正確性，所以發生回滾的概率相對較低，所以先考慮二階段commit操作。

1. Commit場景分析：

TM通知server進行commit，server立馬釋 branch的鎖，然後再逐個通知RM提交 消耗：1 rpc操作，（branch刪除undo_log放在非同步佇列裡面做）

2. Rollback場景分析：

TM通知server進行rollback，server通知RM回滾後立馬釋放 branch的鎖。 消耗：1 + N的rpc操作 + N的回滾sql操作

所以總的來看fescar在commit的釋放全域性鎖還是非常高效的。

思考

1. server支援多臺機器部署，應該如何改造？

全域性鎖的問題，鎖改造； 全域性事務向server0申請的，Branch1發到server1，branch2發到server2的問題，多機器恢復的情況，TC的改造

2. 全域性鎖在Fescar中更新確實是沒有問題的，但是如果就是業務方需要手動調整DB資料呢 ？

大膽猜測，依賴Fescar寫了一個管理平臺 用來執行sql的。哈哈

3. 隔離級別的思考

Fescar預設工作在，本地事務讀已提交，全域性事務讀未提交。 是否存在全域性事務必須工作在【讀已提交】級別而不能工作在【讀未提交】的業務場景呢？ 大家大膽腦洞 這個問題值得探討。

4. Fescar的文件中說，是支援全域性事務讀已提交的，那麼fescar是如何實現的呢？

感興趣的同學可以試著讀一下

com.alibaba.fescar.rm.datasource.exec.SelectForUpdateExecutor複製程式碼

原始碼核心類

大家想讀原始碼的話，可以重點關注一下幾個類。有問題一起探討。

TM相關

com.alibaba.fescar.tm.api.TransactionalTemplate
複製程式碼

RM相關

com.alibaba.fescar.rm.datasource.exec.SelectForUpdateExecutor
com.alibaba.fescar.rm.datasource.ConnectionProxy
com.alibaba.fescar.rm.datasource.exec.AbstractDMLBaseExecutor
com.alibaba.fescar.rm.RMHandlerAT
複製程式碼

TC相關

com.alibaba.fescar.server.coordinator.DefaultCoordinator
com.alibaba.fescar.server.coordinator.DefaultCore
com.alibaba.fescar.server.lock.DefaultLockManagerImpl
複製程式碼

- Github：https://github.com/alibaba/fescar

- 官方中文介紹：https://github.com/alibaba/fescar/wiki

作者簡介

雨人，銅板街交易團隊研發工程師，2016年5月加入銅板街，目前主要負責資金端專案的開發。


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