Alibaba微服務元件 - Seata（二）分散式事務Seata使用

阿新 • • 發佈：2022-04-18

2.1 Seata 是什麼

Seata 是一款開源的分散式事務解決方案，致力於提供高效能和簡單易用的分散式事務服務。Seata 將為使用者提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事務模式，為使用者打造一站式的分散式解決方案。AT模式是阿里首推的模式,阿里雲上有商用版本的GTS（Global Transaction Service 全域性事務服務）

官網：https://seata.io/zh-cn/index.html
原始碼: https://github.com/seata/seata
官方Demo: https://github.com/seata/seata-samples
seata版本：v1.3.0

2.1.1 Seata的三大角色

在 Seata 的架構中，一共有三個角色：

TC (Transaction Coordinator) - 事務協調者
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 (Transaction Manager) - 事務管理器
定義全域性事務的範圍：開始全域性事務、提交或回滾全域性事務。
RM (Resource Manager) - 資源管理器
管理分支事務處理的資源，與TC交談以註冊分支事務和報告分支事務的狀態，並驅動分支事務提交或回滾。
其中，TC 為單獨部署的 Server 服務端，TM 和 RM 為嵌入到應用中的 Client 客戶端。

在 Seata 中，一個分散式事務的生命週期如下：

TM 請求 TC 開啟一個全域性事務。TC 會生成一個 XID 作為該全域性事務的編號。XID，會在微服務的呼叫鏈路中傳播，保證將多個微服務的子事務關聯在一起。
當一進入事務方法中就會生成XID ， global_table 就是儲存的全域性事務資訊，
RM 請求 TC 將本地事務註冊為全域性事務的分支事務，通過全域性事務的 XID 進行關聯。
當執行資料庫操作方法，branch_table 儲存事務參與者
TM 請求 TC 告訴 XID 對應的全域性事務是進行提交還是回滾。
TC 驅動 RM 們將 XID 對應的自己的本地事務進行提交還是回滾。

2.1.2 設計思路

AT模式的核心是對業務無侵入，是一種改進後的兩階段提交，其設計思路如圖
第一階段：

業務資料和回滾日誌記錄在同一個本地事務中提交，釋放本地鎖和連線資源。核心在於對業務sql進行解析，轉換成undolog，並同時入庫，這是怎麼做的呢？先丟擲一個概念DataSourceProxy代理資料來源，通過名字大家大概也能基本猜到是什麼個操作，後面做具體分析。
參考官方文件： https://seata.io/zh-cn/docs/dev/mode/at-mode.html

第二階段：
分散式事務操作成功，則TC通知RM非同步刪除undolog

分散式事務操作失敗，TM向TC傳送回滾請求，RM 收到協調器TC發來的回滾請求，通過 XID 和 Branch ID 找到相應的回滾日誌記錄，通過回滾記錄生成反向的更新 SQL 並執行，以完成分支的回滾。

整體執行流程

2.1.3 設計亮點

相比與其它分散式事務框架，Seata架構的亮點主要有幾個:
1. 應用層基於SQL解析實現了自動補償，從而最大程度的降低業務侵入性；
2. 將分散式事務中TC（事務協調者）獨立部署，負責事務的註冊、回滾；
3. 通過全域性鎖實現了寫隔離與讀隔離。

2.1.4 存在的問題

效能損耗
一條Update的SQL，則需要全域性事務xid獲取（與TC通訊）、before image（解析SQL，查詢一次資料庫）、after image（查詢一次資料庫）、insert undo log（寫一次資料庫）、before commit（與TC通訊，判斷鎖衝突），這些操作都需要一次遠端通訊RPC，而且是同步的。另外undo log寫入時blob欄位的插入效能也是不高的。每條寫SQL都會增加這麼多開銷,粗略估計會增加5倍響應時間。
價效比
為了進行自動補償，需要對所有交易生成前後映象並持久化，可是在實際業務場景下，這個是成功率有多高，或者說分散式事務失敗需要回滾的有多少比率？按照二八原則預估，為了20%的交易回滾，需要將80%的成功交易的響應時間增加5倍，這樣的代價相比於讓應用開發一個補償交易是否是值得？
全域性鎖
熱點資料
相比XA，Seata 雖然在一階段成功後會釋放資料庫鎖，但一階段在commit前全域性鎖的判定也拉長了對資料鎖的佔有時間，這個開銷比XA的prepare低多少需要根據實際業務場景進行測試。全域性鎖的引入實現了隔離性，但帶來的問題就是阻塞，降低併發性，尤其是熱點資料，這個問題會更加嚴重。回滾鎖釋放時間Seata在回滾時，需要先刪除各節點的undo log，然後才能釋放TC記憶體中的鎖，所以如果第二階段是回滾，釋放鎖的時間會更長。
死鎖問題
Seata的引入全域性鎖會額外增加死鎖的風險，但如果出現死鎖，會不斷進行重試，最後靠等待全域性鎖超時，這種方式並不優雅，也延長了對資料庫鎖的佔有時間。

2.2 Seata快速開始

https://seata.io/zh-cn/docs/ops/deploy-guide-beginner.html

2.2.1 步驟一：下載安裝包

https://github.com/seata/seata/releases
Server端儲存模式（store.mode）支援三種：

file：(預設)單機模式，全域性事務會話資訊記憶體中讀寫並持久化本地檔案root.data，效能較高(預設）
db：（5.7+）高可用模式，全域性事務會話資訊通過db共享，相應效能差些

開啟config/file.conf
修改mode="db"
修改資料庫連線資訊（URL\USERNAME\PASSWORD)
建立資料庫seata_server
新建表：可以去seata提供的資源資訊中下載：https://github.com/seata/seata/tree/1.3.0/script

 store {
   mode = "db"
   db {
     datasource = "druid"
     ## mysql/oracle/postgresql/h2/oceanbase etc.
     dbType = "mysql"
     driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver"
     url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata"
     user = "root"
     password = "123456"
     minConn = 5
     maxConn = 30
     globalTable = "global_table"
     branchTable = "branch_table"
     lockTable = "lock_table"
     queryLimit = 100
     maxWait = 5000
   }
 }

redis：Seata-Server 1.3及以上版本支援,效能較高,存在事務資訊丟失風險,請提前配置適合當前場景的redis持久化配置

資源目錄：https://github.com/seata/seata/tree/1.3.0/script

client
存放client端sql指令碼，引數配置
config-center
各個配置中心引數匯入指令碼，config.txt(包含server和client，原名nacos-config.txt)為通用引數檔案
server
server端資料庫指令碼及各個容器配置

2.2.2 步驟二：db儲存模式+Nacos(註冊&配置中心)部署

配置Nacos註冊中心負責事務參與者（微服務）和TC通訊

將Seata Server註冊到Nacos，修改conf目錄下的registry.conf配置

然後啟動註冊中心Nacos Server

#進入Nacos安裝目錄，linux單機啟動
bin/startup.sh ‐m standalone
# windows單機啟動
bin/startup.bat

配置Nacos配置中心

注意：如果配置了seata server使用nacos作為配置中心，則配置資訊會從nacos讀取，file.conf可以不用配置。客戶端配置registry.conf
使用nacos時也要注意group要和seata server中的group一致，預設group是"DEFAULT_GROUP"

獲取/seata/script/config-center/config.txt，修改配置資訊

配置事務分組，要與客戶端配置的事務分組一致
my_test_tx_group需要與客戶端保持一致 default需要跟客戶端和registry.conf中registry中的cluster保持一致（客戶端properties配置：spring.cloud.alibaba.seata.tx‐service‐group=my_test_tx_group）

事務分組：  異地機房停電容錯機制
my_test_tx_group 可以自定義  比如：（guangzhou、shanghai...），對應的client也要去設定
seata.service.vgroup‐mapping.projectA=guangzhoudefault
必須要等於 registry.confi  cluster = "default"

配置引數同步到Nacos

執行下面shell:

sh ${SEATAPATH}/script/config‐center/nacos/nacos‐config.sh ‐h localhost ‐p 8848 ‐g SEATA_GROUP ‐t 5a3c7d6c‐f497‐ 4d68‐a71a‐2e5e3340b3ca

引數說明：
-h: host，預設值 localhost
-p: port，預設值 8848
-g: 配置分組，預設值為 'SEATA_GROUP'
-t: 租戶資訊，對應 Nacos 的名稱空間ID欄位, 預設值為空 ''

精簡配置

service.vgroupMapping.my_test_tx_group=default
service.default.grouplist=127.0.0.1:8091
service.enableDegrade=false
service.disableGlobalTransaction=false
store.mode=db
store.db.datasource=druid
store.db.dbType=mysql
store.db.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
store.db.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?useUnicode=true
store.db.user=root
store.db.password=root
store.db.minConn=5
store.db.maxConn=30
store.db.globalTable=global_table
store.db.branchTable=branch_table
store.db.queryLimit=100
store.db.lockTable=lock_table
store.db.maxWait=5000

配置寫入成功：

2.2.3 步驟三：啟動Seata Server

原始碼啟動: 執行server模組下io.seata.server.Server.java的main方法
命令啟動: bin/seata-server.sh -h 127.0.0.1 -p 8091 -m db -n 1 -e test

叢集啟動Seata Server

bin/seata‐server.sh ‐p 8091 ‐n 1

bin/seata‐server.sh ‐p 8092 ‐n 2

bin/seata‐server.sh ‐p 8093 ‐n 3

啟動成功，預設埠8091

在註冊中心中可以檢視到seata-server註冊成功

2.3 Seata Client快速開始

宣告式事務實現（@GlobalTransactional）

接入微服務應用

業務場景：
使用者下單，整個業務邏輯由三個微服務構成：

訂單服務：根據採購需求建立訂單。
庫存服務：對給定的商品扣除庫存數量。

2.3.1 啟動Seata server端，Seata server使用nacos作為配置中心和註冊中心

（上一步已完成）

2.3.2 配置微服務整合seata

1. 新增pom依賴

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
</dependency>

2. 各微服務對應資料庫中新增undo_log表

CREATE TABLE `undo_log` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(100) NOT NULL,
  `context` varchar(128) NOT NULL,
  `rollback_info` longblob NOT NULL,
  `log_status` int(11) NOT NULL,
  `log_created` datetime NOT NULL,
  `log_modified` datetime NOT NULL,
  `ext` varchar(100) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=17 DEFAULT CHARSET=utf8;

3. 修改register.conf,配置nacos作為registry.type&config.type，對應seata server也使用nacos

注意：需要指定group = "SEATA_GROUP"，因為Seata Server端指定了group = "SEATA_GROUP" ，必須保證一致

registry {
  # file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
  type = "nacos"

  nacos {
    application = "seata-server"
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    group = "SEATA_GROUP"
    namespace = ""
    cluster = "default"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
  }
}

config {
  # file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3
  type = "nacos"

  nacos {
    serverAddr = "127.0.0.1:8848"
    namespace = ""
    group = "SEATA_GROUP"
    username = "nacos"
    password = "nacos"
  }
}

如果出現這種問題：

一般大多數情況下都是因為配置不匹配導致的：

檢查現在使用的seata服務和專案maven中seata的版本是否一致
檢查tx-service-group，nacos.cluster，nacos.group引數是否和Seata Server中的配置一致

跟蹤原始碼：seata/discover包下實現了RegistryService#lookup，用來獲取服務列表

NacosRegistryServiceImpl#lookup
String clusterName = getServiceGroup(key); #獲取seata server叢集名稱
List<Instance> firstAllInstances = getNamingInstance().getAllInstances(getServiceName(), getServiceGroup(), clusters)

4. 修改application.yml配置

server:
  port: 8071

spring:
  application:
    name: order-seata-server
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group: my_test_tx_group # seata 服務事務分組（guangzhou）
seata:
  registry:
    # 配置seata註冊中心，告訴我們的seata client怎麼去訪問我們的seata server（TC）
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848 # seata server 所在的nacos地址
      application: seata-server   # seata server 的服務名 預設就是seata-server
      username: nacos
      password: nacos
      group: SEATA_GROUP          # seata server 所在的組 預設就是SEATA_GROUP
  config:
    # 配置seata配置中心，告訴我們的seata client讀取我們的seata server（TC）的配置
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      username: nacos
      password: nacos
      group: SEATA_GROUP

5. 微服務發起者（TM 方）需要新增@GlobalTransactional註解

@Override
//@Transactional
@GlobalTransactional(name = "createOrder")
public Order saveOrder(OrderVo orderVo) {
    log.info("=============使用者下單=================");
    log.info("當前 XID: {}", RootContext.getXID());
    // 儲存訂單
    Order order = new Order();
    order.setUserId(orderVo.getUserId());
    order.setCommodityCode(orderVo.getCommodityCode());
    order.setCount(orderVo.getCount());
    order.setMoney(orderVo.getMoney());
    order.setStatus(OrderStatus.INIT.getValue());

    Integer saveOrderRecord = orderMapper.insert(order);
    log.info("儲存訂單{}", saveOrderRecord > 0 ? "成功" : "失敗");

    //扣減庫存
    storageFeignService.deduct(orderVo.getCommodityCode(), orderVo.getCount());

    //扣減餘額
    accountFeignService.debit(orderVo.getUserId(), orderVo.getMoney());

    //更新訂單
    Integer updateOrderRecord = orderMapper.updateOrderStatus(order.getId(), OrderStatus.SUCCESS.getValue());
    log.info("更新訂單id:{} {}", order.getId(), updateOrderRecord > 0 ? "成功" : "失敗");

    return order;
}

6. 測試

分散式事務成功，模擬正常下單、扣庫存，扣餘額；
分散式事務失敗，模擬下單扣庫存成功、扣餘額失敗，事務是否回滾；

Alibaba微服務元件 - Seata（二） 分散式事務Seata使用