分布式事务基础知识

1、CAP 定理与 BASE 理论

CAP 定理
CAP 原则又称 CAP 定理指的是在一个分布式系统中

  • 一致性(Consistency)
    在分布式系统中所有数据备份,在同一时刻是否是同样的值,(等同于所有节点访问同一份最新数据的副本)
  • 可用性(Avaliability)
    在集群中一部分节点故障后,集群整体是否还能响应客户端的读写请求,(对数据更新具备高可用性)
  • 分区容错性(Partition tolerance)
    大多数分布式系统都分布在多个子网络,每个自网络叫做一个区(partition)。分区容错性的意思是,区间通信可能失败,比如,一台服务器放在中国另一台服务器放在美国,这就是两个区,它们之间可能无法通信

CAP 的原则是,这三个要素最多只能满足两个点,不可能三者兼顾

一般来说,分区容错无法避免,因此我们可以认为 CAP 的 P 总是成立,CAP 定理告诉我们 剩下的 C 和 A 无法同时做到

分布式实现一致性的 raft 算法

http://thesecretlivesofdata.com/raft/

对于大多数互联网应用的场景、主机众多、部署分散,而且集群规模越来越大,所以节点故障,网络故障是常态,而且要保证服务可用性达到99.999%,即保证P 和 A,舍弃C

2、面临的问题

对于大多数互联网应用的场景、主机众多、部署分散,而且集群规模越来越大,所以节点故障,网络故障是常态,而且要保证服务可用性达到99.999%,即保证P 和 A,舍弃C

2、BASE 理论

是对CAP的延申,思想即是无法做到强一致性(CAP的一致性就是强一致性),但可以采用适当的弱一致性,即最终一致性

BASE 是指

基本可用(Basically Avaliable)
基本可用是指分布式系统中在出现故障的时候,允许损失部分可用性(列入响应时间,功能上的可用性)允许损失部分可用性。需要注意的是基本可用不等价于系统不可用
响应时间上的损失,正常情况下搜索引擎需要在0.5秒之内返回给用户相应的查询结果,但由于出现故障(比如系统部分机房断电断网故障),查询的结果响应时间增加到了1~2秒
功能上的损失,购物网站双十一购物高峰,为了保证系统的稳定性,部分消费者会被引入到一个降级页面
软状态(Soft State)
软状态是指允许 系统存在中间状态,而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据会有 多个副本,允许不同副本同步的延时就是软状态的体现。mysglreplication的异步复制也是一种体现。
最终一致性( Eventual Consistency)
最终致性是指系统中的所有数据副本经过一定时间后,最终能够达到一 致的状态。弱一致性和强一致性相反,最终-致性是弱一致性的一种特殊情况。

4、强一致性、弱一致性、最终一致性

从客户端角度,多进程并发访问时,更新过的数据在不同进程如何获取的不同策略,决定了不同的一致性。对于关系型数据库,要求更新过的数据能被后续的访问都能看到,这是强一致性。如果能容忍后续的部分或者全部访问不到,则是弱一致性。如果经过一段时间后要求能访问到更新后的数据,则是最终一致性

分布式事务的几种方案

1、2PC 模式

数据库支持的 2PC[2 phase commit 二阶提交],又叫 XA Transactions

MySQL 从5.5版本开始支持,Sql Server 2005 开始支持,oracle7 开始支持

其中,XA 是一个两阶段提交协议,该协议分为两个阶段:

第一阶段:事务协调器要求每个涉及到事务的数据库预提交(precommit)此操作,并反应是否可以提交

第二阶段:事务协调器要求每个数据库提交数据

其中,如果有任何一个数据库否认这次提交,那么所有数据库都会要求回滚他们在此事务中的那部分信息、

2、柔性事务 - TCC 事务

所谓TCC模式,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。 所谓TCC模式,是指支持把自定义的分支事务纳入到全局事务的管理中。

3、柔性事务 - 最大努力通知型方案

按规律进行通知,不保证数据定能通知成功, 但会提供可查询操作接口进行核对。这种方案主要用在与第三方系统通讯时,比如:调用微信或支付宝支付后的支付结果通知。这种方案也是结合MQ进行实现,例如:通过MQ发送http请求,设置最大通知次数。达到通知次数后即不再通知。

案例:银行通知、商户通知等(各大交易业务平台间的商户通知:多次通知、查询校对、对账文件),支付宝的支付成功异步回调

4、柔性事务 - 可靠信息 + 最终一致性方案(异步通知型)

实现:业务处理服务在业务事务提交之前,向实时消息服务请求发送消息,实时消息服务只记录消息数据,而不是真正的发送。业务处理服务在业务事务提交之后,向实时消息服务确认发送。只有在得到确认发送指令后,实时消息服务才会真正发送。

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