分布式事务(2)之分布式事务解决方案之2PC(两阶段提交)

目录

一、什么是2PC

2.解决方案

2.1XA方案

2.2 Seata解决方案


前面已经学习了分布式事务的基础理论,以理论为基础,针对不同的分布式场景业界常见的解决方案有2PC、TCC、可靠消息最终一致性、最大努力通知这几种。

一、什么是2PC

2PC即两阶段提交协议,是将整个事务流程分为两个阶段,准备阶段(Prepare phase)、提交阶段(commit phase),2是指两个阶段,P是指准备阶段,C是指提交阶段。

举例:张三和李四好久不见,老友约起聚餐,饭店老板要求先买单,才能出票。这时张三和李四分别抱怨近况不如意,囊中羞涩,都不愿意请客,这时只能AA。只有张三和李四都付款,老板才能出票安排就餐。但由于张三和李四都是铁公鸡,形成了尴尬的一幕:

准备阶段:老板要求张三付款,张三付款。老板要求李四付款,李四付款。

提交阶段:老板出票,两人拿票纷纷落座就餐。

例子中形成了一个事务,若张三或李四其中一人拒绝付款,或钱不够,店老板都不会给出票,并且会把已收款退回。

扫描二维码关注公众号,回复: 13381521 查看本文章

整个事务过程由事务管理器和参与者组成,店老板就是事务管理器,张三、李四就是事务参与者,事务管理器负责决策整个分布式事务的提交和回滚,事务参与者负责自己本地事务的提交和回滚。

在计算机中部分关系数据库如Oracle、MySQL支持两阶段提交协议,如下图:

1. 准备阶段(Prepare phase):事务管理器给每个参与者发送Prepare消息,每个数据库参与者在本地执行事务,并写本地的Undo/Redo日志,此时事务没有提交。(Undo日志是记录修改前的数据,用于数据库回滚,Redo日志是记录修改后的数据,用于提交事务后写入数据文件)

2. 提交阶段(commit phase):如果事务管理器收到了参与者的执行失败或者超时消息时,直接给每个参与者发送回滚(Rollback)消息;否则,发送提交(Commit)消息;参与者根据事务管理器的指令执行提交或者回滚操作,并释放事务处理过程中使用的锁资源。注意:必须在最后阶段释放锁资源。

下图展示了2PC的两个阶段,分成功和失败两个情况说明:

成功情况:

失败情况:

2.解决方案

2PC的传统方案是在数据库层面实现的,如Oracle、MySQL都支持2PC协议,为了统一标准减少行业内不必要的对接成本,需要制定标准化的处理模型及接口标准,国际开放标准组织Open Group定义了分布式事务处理模型DTP(Distributed Transaction Processing Reference Model)。

为了让大家更明确XA方案的内容程,下面新用户注册送积分为例来说明:

执行流程如下:

1、应用程序(AP)持有用户库和积分库两个数据源。

2、应用程序(AP)通过TM通知用户库RM新增用户,同时通知积分库RM为该用户新增积分,RM此时并未提交事务,此时用户和积分资源锁定。

3、TM收到执行回复,只要有一方失败则分别向其他RM发起回滚事务,回滚完毕,资源锁释放。

4、TM收到执行回复,全部成功,此时向所有RM发起提交事务,提交完毕,资源锁释放。

2.1XA方案

DTP模型定义如下角色:

  • AP(Application Program):即应用程序,可以理解为使用DTP分布式事务的程序。
  • RM(Resource Manager):即资源管理器,可以理解为事务的参与者,一般情况下是指一个数据库实例,通过资源管理器对该数据库进行控制,资源管理器控制着分支事务
  • TM(Transaction Manager):事务管理器,负责协调和管理事务,事务管理器控制着全局事务,管理事务生命周期,并协调各个RM。全局事务是指分布式事务处理环境中,需要操作多个数据库共同完成一个工作,这个工作即是一个全局事务。
  • DTP模型定义TM和RM之间通讯的接口规范叫XA,简单理解为数据库提供的2PC接口协议,基于数据库的XA协议来实现2PC又称为XA方案。
  • 以上三个角色之间的交互方式如下:

1)TM向AP提供 应用程序编程接口,AP通过TM提交及回滚事务。

2)TM交易中间件通过XA接口来通知RM数据库事务的开始、结束以及提交、回滚等。

总结:整个2PC的事务流程涉及到三个角色AP、RM、TM。AP指的是使用2PC分布式事务的应用程序;RM指的是资源管理器,它控制着分支事务;TM指的是事务管理器,它控制着整个全局事务。

1)在准备阶段RM执行实际的业务操作,但不提交事务,资源锁定;

2)在提交阶段TM会接受RM在准备阶段的执行回复,只要有任一个RM执行失败,TM会通知所有RM执行回滚操作,否则,TM将会通知所有RM提交该事务。提交阶段结束资源锁释放。

XA方案的问题:

1、需要本地数据库支持XA协议。

2、资源锁需要等到两个阶段结束才释放,性能较差。

2.2 Seata解决方案

Seata是由阿里中间件团队发起的开源项目 Fescar,后更名为Seata,它是一个是开源的分布式事务框架。

传统2PC的问题在Seata中得到了解决,它通过对本地关系数据库的分支事务的协调来驱动完成全局事务,是工作在应用层的中间件。主要优点是性能较好,且不长时间占用连接资源,它以高效并且对业务0侵入的方式解决微服务场景下面临的分布式事务问题,它目前提供AT模式(即2PC)及TCC模式的分布式事务解决方案。

Seata的设计思想如下

Seata的设计目标其一是对业务无侵入,因此从业务无侵入的2PC方案着手,在传统2PC的基础上演进,并解决2PC方案面临的问题。

Seata把分布式事务理解成一个包含若干事务的全局事务。全局事务的职责就是其下管辖的分支事务达成一致,要么一起成功提交,要么就一起失败回滚,此外,分支事务通常本身就是一个本地事务,下午就是全局事务跟分支事务之间的关系图:

与传统的2PC的模型类型,Seata定义了三个组件来协调分布式事务的处理过程:

  • Transaction Coordinator (TC): 事务协调器,它是独立的中间件,需要独立部署运行,它维护全局事务的运行状态,接收TM指令发起全局事务的提交与回滚,负责与RM通信协调各各分支事务的提交或回滚。
  • Transaction Manager (TM): 事务管理器,TM需要嵌入应用程序中工作,它负责开启一个全局事务,并最终向TC发起全局提交或全局回滚的指令。
  • Resource Manager (RM): 控制分支事务,负责分支注册、状态汇报,并接收事务协调器TC的指令,驱动分支(本地)事务的提交和回滚。

还拿注册用户送积分的过程来讲解Seata的分布式事务过程:

具体的执行流程如下:

  1. 用户服务的TM向TC申请开启一个全局事务,全局事务创建成功并且会返回一个全局事务XID。
  2. 用户服务的RM向TC注册分支事务,该分支事务在用户服务执行新增用户逻辑,并将其纳入XID对应的全局事务的管辖。
  3. 用户服务执行分支事务,插入一条用户纪录。
  4. 逻辑执行到调用远程服务时(XID在微服务调用链路的上下文中传播)。积分服务的RM向TC注册分支事务,该分支事务执行增加积分逻辑,并将其纳入XID对应的全局事务管辖中。
  5. 积分服务执行分支事务,向积分服务表插入一条记录,执行成功,返回用户服务。
  6. 用户服务分支事务执行完毕。
  7. TM向TC发起针对XID的全局提交或者回滚协议。
  8. TC协调器调度XID下管辖的全部分支事务进行提交或者回滚。

Seata实现2PC与传统2PC的差别:

架构层次方面,传统的2PC的RM实际上实在数据层,RM本质上就是数据库自身,通过XA协议实现,而Seata的RM是以jar包的方式作为中间件部署在应用程序这一侧。

两阶段提交方面,传统的2PC无论第二阶段的决议是commint还是rollback,事务性的资源的锁都要保持到Phase2完成之后才能释放,而Seata的做法实在Phase1就将本地事务进行提交,这样子就省去了Phase2的持锁时间,整体提高效率。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/jokeMqc/article/details/117254958