Seata AT模式学习

官方文档

Seata是目前国内最流行的一个分布式事务的组件，支持以下4种模式

AT模式：对业务代码无侵入，只要在业务的数据库加上一个UNDO_LOG表，在配置文件中配置好Seata的服务端，在需要开启全局事务的地方加上注解就行

TCC模式：即Try-Commit-Cancel，自定义prepare逻辑、commit逻辑及回滚的逻辑，代码侵入性大、灵活、对开发要求高

SAGA模式：主要用于分布式长事务

XA模式：即XA协议的实现，经典的二阶段提交

 

这里我主要学习一下最常用的AT模式

 

大致工作流程：

由两阶段提交协议演化而来，也是分为两个阶段，如下

一阶段：解析update SQL和执行业务的UPDATE语句，将回滚的补偿放入undo_log，直接提交本地事务

二阶段（成功）：清理undo_log相关的补偿信息

二阶段（失败）：根据undo_log种的补偿信息对数据进行反向补偿

 

三种角色：

TC（Transaction Manager）：事务协调者，维护全局和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。

TM（Transaction Manager）： 事务管理器，定义全局事务的范围，开始全局事务、提交或回滚全局事务。相当于加了@GlobalTransaction注解那个才是TM。

RM（Resource Manager ) ：资源管理器，管理分支事务处理的资源( Resource )，与 TC 交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态，并驱动分支事务提交或回滚。被TM调用的服务会有RM。

其中，TC工作在Seata服务端，TM和RM工作在Seata的客户端即业务的微服务端

 

 

 

 

使用方式：

1. 部署Seata服务端，单机用于学习，生产上一般是要以集群的形式，并配置一个数据库（保存全局的事务id），并将自身注册到服务注册中心，被其他微服务使用

2. 业务端改造，

    在每个相关的业务端的数据库中加上一个undo_log的表，

    

使用方式：只需要将注解@GlobalTransactional加在需要开启全局事务的那个方法上，而被调用的微服务的方法上只需要加上本地事务注解 @Transactional

public class BusinessServiceImpl implements BusinessService {private StorageService storageService;private OrderService orderService;

    @GlobalTransactionalpublic void purchase(String userId, String commodityCode, int orderCount) {storageService.deduct(commodityCode, orderCount);orderService.create(userId, commodityCode, orderCount);}
}

 

@GlobalTransactional这个直接会标识开启全局事务，这个应该就是TM，开启全局事务、提交全局事务和回滚全局事务

那为什么被调用的微服务的方法不需要加全局事务的注解呢？

    我大胆猜测一下，因为被调用的微服务方法是具体的干活的，是RM，会将DataSource进行一层代理，在执行UPDATE SQL的前后会进行解析UPDATE SQL和生成补偿信息到undo_log中

那RM怎么知道某个方法被全局事务的进行管理了呢？

    我再来猜测一下，微服务间的调用肯定也做了手脚，会在HTTP调用或者RPC调用的时候将全局事务的事务xid作为参数或者header传过来      

 

关于数据源的代理做了什么事参考官方文档

关于如何传递全局事务id，需要使用改造过的feign/rpc

 

两个主要的注解：

@GlobalTransactional   声明全局事务（会隐式的获取、持有、释放全局锁）

@GlobalLock                 检查是否有全局锁（配合select for update 能进行多次尝试获取全局锁，否则监测到有全局锁就抛出异常）

 

以下是一阶段和二阶段的详细过程

一阶段

1. 解析 SQL：得到 SQL 的类型（UPDATE），表（product），条件（where name = 'TXC'）等相关的信息。
2. 查询前镜像：根据解析得到的条件信息，生成查询语句，定位数据。
3. 执行业务 SQL：更新这条记录的 name 为 'GTS'。
4. 查询后镜像：根据前镜像的结果，通过 主键 定位数据。
5. 插入回滚日志：把前后镜像数据以及业务 SQL 相关的信息组成一条回滚日志记录，插入到 UNDO_LOG 表中。
6. 提交前，向 TC 注册分支：申请 product 表中，主键值等于 1 的记录的 全局锁 。
7. 本地事务提交：业务数据的更新和前面步骤中生成的 UNDO LOG 一并提交。
8. 将本地事务提交的结果上报给 TC。

二阶段-提交​

1. 收到 TC 的分支提交请求，把请求放入一个异步任务的队列中，马上返回提交成功的结果给 TC。
2. 异步任务阶段的分支提交请求将异步和批量地删除相应 UNDO LOG 记录。

二阶段-回滚​

1. 收到 TC 的分支回滚请求，开启一个本地事务，执行如下操作。
2. 通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。
3. 数据校验：拿 UNDO LOG 中的后镜与当前数据进行比较，如果有不同，说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改。这种情况，需要根据配置策略来做处理，详细的说明在另外的文档中介绍。
4. 根据 UNDO LOG 中的前镜像和业务 SQL 的相关信息生成并执行回滚的语句：
5. 提交本地事务。并把本地事务的执行结果（即分支事务回滚的结果）上报给 TC。

 

 

 

 

关于脏读问题

Seata中的分布式事务，都有各自的 XID，每个 XID 都会把 “行锁”（也叫全局锁）注册到 TC 里面

 

问题原因：由于AT模式是一阶段就直接提交，所以如果另一个不相关的方法去查询对应的那行数据，是有可能读到脏数据（即还未完成全局事务的数据）

解决办法：使用select for update和@GlobalLock注解，如下图，

select for update会等待全局事务中的一阶段结束后才能拿到本地锁，然后去获取全局锁，此时全局锁被全局事务给占用了（TC处有记录），导致全局锁获取不到，从而无法继续下去进行读取操作，直到全局事务二阶段提交或者回滚

 

 

关于脏写问题

问题原因：同样的，由于AT模式是一阶段就直接提交，所以如果另一个不相关的方法（只带了@Transactional，甚至不带）去修改对应的那行数据，是可以在一阶段结束后，二阶段提交回滚前将数据改掉，导致如果全局事务失败，无法正确回滚（补偿）

解决办法一：在其他的update请求的方法上也加上@GlobalTransactional，同样开启全局事务，确保修改的时候能够因为全局锁而被挡住

 

解决办法二：在其他的update请求的方法上加上@GlobalLock+@Transactional，并在update前使用selectForUpdate（这步可以不做，下面解释）。   会先去尝试拿本地锁（直到拿到），然后做修改，再去获取全局锁，此时另一个全局事务还未提交，则会霸占着全局锁，这里取不到全局锁，会释放本地锁，然后抛出获取全局锁失败的异常。

 

这里不使用select for update也能防止脏写，但是加了能带来以下的好处：

• 锁冲突更“温柔”些。如果只有@GlobalLock，检查到全局锁，则立刻抛出异常，也许再“坚持”那么一下，全局锁就释放了，抛出异常岂不可惜了。
• 在updateA()中可以通过select for update获得最新的A，接着再做更新。

 

关于脏读脏写的原因以及解决办法

 

 

写隔离以及是否会死锁

不会死锁，虽然是可能形成两个全局事务相互持有锁（比如一个事务持有本地锁并尝试获取全局锁，一个事务持有全局锁并尝试获取本地锁），不过拿全局锁是会进行有限次数的尝试，拿不到的话会放弃并释放另一个锁，所以并不会形成真正的死锁

如下图官网的例子：

两个全局事务tx1和tx2，分别对a表的一个字段m进行更新，

tx1先开始 -》 开启本地事务 -》 拿到本地锁 -》 更新操作 -》 拿到全局锁 -》 提交并释放本地锁 -》 等待二阶段的提交或者回滚

tx2后开始 -》 开启本地事务 -》 拿到本地锁（如果在tx1释放本地锁前尝试拿的话会等待）-》 更新操作 -》 尝试多次去拿全局锁（全局锁被tx1持有）

如果tx1最后执行的是二阶段提交，则tx1释放全局锁，tx2获取到全局锁，tx2也能完成一阶段的工作，并继续往下执行

 

 

 

如果tx1最后执行的是二阶段回滚，（tx1仍然持有全局锁）tx1还需要重新获取本地锁，但是本地锁已经被tx2持有了，这时候就是相互持有对方的锁（tx1持有全局锁并尝试获取本地锁，tx2持有本地锁并尝试获取全局锁），不过由于尝试获取全局锁是有尝试次数限制的（默认最多10次），所以tx2最终会获取全局锁超时失败，并释放本地锁，然后tx1得到本地锁从而完成二阶段的回滚（补偿）

 

 

读隔离

Seata（AT 模式）的默认全局隔离级别是 读未提交（Read Uncommitted）

如果业务确实需要读已提交，就需要使用@GlobalLock注解并使用select for update,  Seata的AT模式对当前读（select for update）进行了代理，如果加了@GlobalLock注解和使用select for update, 会进行获取全局锁的获取的重试。

出于总体性能上的考虑，Seata 目前的方案并没有对所有 SELECT 语句都进行代理，仅针对 FOR UPDATE 的 SELECT 语句。

 

 

 

 

 下面有待补充具体的实操