分散式事務(四)之TCC

御狐神發表於2021-11-07

在電商領域等網際網路場景下,傳統的事務在資料庫效能和處理能力上都暴露出了瓶頸。在分散式領域基於CAP理論以及BASE理論,有人就提出了柔性事務的概念。在業內,關於柔性事務,最主要的有以下四種型別:兩階段型、補償型、非同步確保型、最大努力通知型幾種。我們前邊講過的2PC和3PC都屬於兩階段型,兩階段型事務存在長期鎖定資源的情況,導致可用性差。接下來我們來介紹的TCC則是補償型分散式事務。

TCC

TCC 事務介紹

TCC方案是可能是目前最火的一種柔性事務方案了。關於TCC(Try-Confirm-Cancel)的概念,最早是由Pat Helland於2007年發表的一篇名為《Life beyond Distributed Transactions:an Apostate’s Opinion》的論文提出。在該論文中,TCC還是以Tentative-Confirmation-Cancellation命名。正式以Try-Confirm-Cancel作為名稱的是Atomikos公司,其註冊了TCC商標。國內最早關於TCC的報導,應該是InfoQ上對阿里程立博士的一篇採訪。經過程博士的這一次傳道之後,TCC在國內逐漸被大家廣為了解並接受。

TCC將事務提交分為Try-Confirm-Cancel 3個操作。

  • Try:預留業務資源/資料效驗;
  • Confirm:確認執行業務操作;
  • Cancel:取消執行業務操作。

TCC事務處理流程和 2PC 二階段提交類似,不過2PC通常都是在跨庫的DB層面,而TCC本質就是一個應用層面的2PC,如下為TCC原理圖。

TCC概覽

TCC示例

假設使用者下單操作來自3個系統下單系統、資金賬戶系統、紅包賬戶系統,下單成功需要同時呼叫資金賬戶服務和紅包服務完成支付

假設購買商品1000元,使用賬戶紅包200元,餘額800元,確認支付。

Try操作

  1. tryX 下單系統建立待支付訂單
  2. tryY 凍結賬戶紅包200元
  3. tryZ 凍結資金賬戶800元

Confirm操作

  1. confirmX 訂單更新為支付成功
  2. confirmY 扣減賬戶紅包200元
  3. confirmZ 扣減資金賬戶800元

Cancel操作

  1. cancelX 訂單處理異常,資金紅包退回,訂單支付失敗
  2. cancelY 凍結紅包失敗,賬戶餘額退回,訂單支付失敗
  3. cancelZ 凍結餘額失敗,賬戶紅包退回,訂單支付失敗

TCC事務的優缺點:

優點:XA兩階段提交資源層面的,而TCC實際上把資源層面二階段提交上提到了業務層面來實現。有效了的避免了XA兩階段提交佔用資源鎖時間過長導致的效能地下問題。

缺點:主業務服務和從業務服務都需要進行改造,從業務方改造成本更高。以上文中的訂單服務為例,2PC中只需要提供一個下單介面即可,而TCC中缺需要提供Try-Confirm-Cancel三個介面,大大增加了開發量。

TCC變種

國內廠商在TCC實戰中,提出了三種TCC變種實現:

  • 通用型TCC,如果我們上面介紹的TCC模型例項,從業務服務需要提供try、confirm、cancel
  • 補償性TCC,從業務服務只需要提供Do和Compensate兩個介面
  • 非同步確保型TCC,主業務服務的直接從業務服務是可靠訊息服務,而真正的從業務服務則通過訊息服務解耦,作為訊息服務的消費端,非同步地執行。

2PC實現分散式事務分為準備階段和提交階段,2PC的關鍵是在準備階段,在這個階段所有參與者必須完成約束檢查,達成關於分散式事務一致性的共識。第二階段,根據之前達成的共識,完成相應的操作。提交事務的過程中需要在很多個資源節點之間進行協調,而且每個節點對鎖資源的釋放必須等到事務最終提交的時候。這樣兩階段事務提交會耗費更長的時間。事務執行時間長意味著鎖資源發生衝突的概率增加,當事務的併發量積累到一定數量的時候,很可能出現事務積壓甚至出現死鎖。系統的效能和吞吐量就會下降。

而柔性事務(遵循BASE理論)放棄了隔離性,減小了事務中鎖的粒度,使得應用能夠更好的利用資料庫的併發效能,實現吞吐量的線性擴充套件。非同步執行方式可以更好的適應分散式環境,在網路抖動、節點故障的情況下能夠儘量保障服務的可用性 (Availability)。因此在高可用、高效能的應用場景,柔性事務是最佳的選擇。

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參考文件

分散式事務之柔性事務
柔性事務 :TCC兩階段補償型

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