深入淺出Seata的AT模式

知了一笑 發表於 2022-12-02

單個掉隊,導致集體被動擺爛;

一、業務背景

在分散式架構中,事務管理是個無法避開的複雜問題,雖然有多種解決方案,但是需要根據業務去選擇合適的;

從個人最近幾年的實踐經驗來看,Seata元件的AT模式比較常用,本文從實際的案例出發,來深入分析該模式的原理;

深入淺出Seata的AT模式

首先建立一個全域性事務管理的介面,這裡是在Facade服務中開啟全域性事務;

請求經過三個微服務,並且各個服務都進行資料來源的操作,然後模擬鏈路成功和異常的情況,來分析不同狀態的邏輯實現;

二、Seata架構

1、核心元件

深入淺出Seata的AT模式

三大元件

  • TC:事務協調者

即Transaction Coordinator,維護全域性和分支事務的狀態,驅動全域性事務提交或回滾。

  • TM:事務管理器

即Transaction Manager,定義全域性事務的範圍,開始事務、提交事務,回滾事務。

  • RM:資源管理器

即Resource Manager,管理分支事務處理的資源,向TC註冊分支事務,報告分支事務的狀態,驅動分支事務提交或回滾。

基礎互動

TC是需要獨立部署的服務,TM和RM是整合在服務中,三大元件相互協作,共同完成分佈事務的管理;

2、AT模式

事務模型

AT是Seata預設的模式,需要基於支援本地ACID事務的關係型資料庫;Java應用,透過JDBC訪問資料庫;基於案例流程,先分析AT的事務模型;

深入淺出Seata的AT模式

2.1 TM負責定義全域性事務的邊界,向TC申請,開啟一個全域性事務;

2.2 全域性事務建立成功後,生成全域性唯一的XID;

2.3 XID會在微服務請求鏈路上下文中傳播;

2.4 RM向TC註冊分支事務,並歸屬到XID對應的全域性事務進行排程;

2.5 TM向TC發起相應XID的全域性事務提交或回滾決議;

2.6 TC完成對XID管理的全部分支事務提交或回滾的排程;

核心機制

深入淺出Seata的AT模式

執行階段:每個微服務的請求完成後,基於本地資料庫的事務能力,保證業務資料和回滾日誌在同一個本地事務中提交,快速釋放連線和對資源的鎖定;

完成階段:全域性提交時分支事務已經完成提交,會清理回滾日誌,快速結束流程;全域性回滾基於XID和BranchID查詢回滾日誌,完成資料回滾;

資料來源代理

深入淺出Seata的AT模式

在AT模式中,應用需要使用Seata元件中的JDBC代理資料來源DataSourceProxy,實現對真正目標資料來源的代理訪問;

三、案例分析

1、流程分析

案例的簡單描述

深入淺出Seata的AT模式

在案例中涉及三個服務,Facade服務開啟全域性事務,然後分別請求Account和Quartz服務的更新介面,透過Quartz介面是否拋異常來除錯AT模式的原理;

深入淺出Seata的AT模式

從實際的請求執行來說,絕大多數的請求都是可以執行成功的,而AT模式的非同步化提交極大限度的顧及全域性事務的效率問題,少數失敗的情況也可以透過回滾日誌進行反向補償;

2、寫隔離

上述流程分析AT模式的原子性,即多個分支事務要麼都成功要麼都失敗,接下來分析多個事務中的全域性鎖隔離機制,先看寫隔離,假設TX1先開始;

深入淺出Seata的AT模式

TX1邏輯

  • TX1開始本地事務,拿到本地鎖,然後執行更新操作;
  • TX1本地事務提交前,需要先獲取全域性鎖,否則無法提交;
  • TX1獲取全域性鎖並提交,釋放本地鎖,但未釋放全域性鎖;

TX2邏輯

  • TX2此時開始本地事務,拿到本地鎖;
  • TX2執行本地事務提交前,嘗試獲取全域性鎖;
  • 由於全域性鎖被TX1持有,TX2會重試等待全域性鎖;

假設TX1全域性提交

  • TX1如果全域性事務提交,會釋放全域性鎖;
  • TX2獲取全域性鎖成功,執行本地事務提交;

假設TX1全域性回滾

  • TX1如果全域性事務回滾,要重新獲取資料的本地鎖,進行回滾的補償動作;
  • TX2如果仍在等待全域性鎖,並且還持有本地鎖,TX1事務回滾失敗,會不斷的重試;
  • 當TX2等待全域性鎖超時,會放棄全域性鎖並回滾本地事務,釋放本地鎖;
  • TX1最終獲取資料的本地鎖,完成回滾動作;

在該過程中,TX1在結束前一直持有全域性鎖,TX2獲取不到全域性鎖無法對相同的資料執行更新動作,所以避免了髒寫的問題;

3、讀隔離

在資料庫本地隔離級別為讀已提交或以上的基礎上,Seata的AT模式預設全域性隔離級別是讀未提交;如果需要全域性的讀已提交,可以透過SELECT FOR UPDATE語句的代理;

深入淺出Seata的AT模式

該語句的執行也需要獲取全域性鎖,如果全域性鎖被TX1持有,TX2會釋放本地鎖,查詢會被阻塞並進行重試,拿到全域性鎖讀取成功後返回;

四、對比XA模式

XA是一個分散式事務分段提交協議;事務管理器即TM:作為全域性事務的排程者,負責整個事務中本地資源的提交和回滾;本地資源管理器即RM:大部分關係型資料庫都實現了XA介面;

深入淺出Seata的AT模式

TM先向所有的參與事務的RM傳送確認請求,根據確認的結果,判斷是呼叫RM的commit提交還是rollback回滾;

XA具有強一致性,在2段提交的過程中,會持有資源的鎖,如果是在交易下單等複雜鏈路中,並且併發量很高,會存在長事務風險,XA無法滿足該類高併發的場景;

而在Seata的AT模式中,在服務執行完成後,直接進行RM提交和資源釋放,提供了對CAP理論相對平衡的解決方案,並且沒有侵入業務工程;

五、參考原始碼

應用倉庫:
https://gitee.com/cicadasmile/butte-flyer-parent

元件封裝:
https://gitee.com/cicadasmile/butte-frame-parent