本地事務(wù)

事務(wù)特性：ACID，其中C一致性是目的，AID是手段。

實(shí)現(xiàn)隔離性

寫鎖：數(shù)據(jù)加了寫鎖，其他事務(wù)不能寫也不能讀。

讀鎖：數(shù)據(jù)加了讀鎖，其他事務(wù)不能加寫鎖可以加讀鎖，可以允許自己升級(jí)為寫鎖。

范圍鎖：對(duì)某個(gè)范圍加寫鎖，范圍內(nèi)數(shù)據(jù)不能寫入。

隔離級(jí)別

以鎖為手段來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離性才是數(shù)據(jù)庫(kù)表現(xiàn)出不同隔離級(jí)別的根本原因。

可串行化：對(duì)事務(wù)所有讀、寫數(shù)據(jù)加上三種鎖。

可重復(fù)讀：不加范圍鎖，會(huì)有幻讀問題。

幻讀是指在事務(wù)執(zhí)行過程中，兩個(gè)完全相同的范圍查詢得到了不同的結(jié)果集。譬如現(xiàn)在準(zhǔn)備統(tǒng)計(jì)一下 Fenix's Bookstore 中售價(jià)小于 100 元的書有多少本，會(huì)執(zhí)行以下第一條 SQL 語(yǔ)句：

SELECT count(1) FROM books WHERE price < 100					/* 時(shí)間順序：1，事務(wù)： T1 */

INSERT INTO books(name,price) VALUES ('深入理解Java虛擬機(jī)',90)	   		/* 時(shí)間順序：2，事務(wù)： T2 */

SELECT count(1) FROM books WHERE price < 100					/* 時(shí)間順序：3，事務(wù)： T1 */

兩次執(zhí)行之間有另外一個(gè)事務(wù)在數(shù)據(jù)庫(kù)插入了一本小于 100 元的書籍，那這兩次相同的查詢就會(huì)得到不一樣的結(jié)果，原因是可重復(fù)讀沒有范圍鎖來(lái)禁止在該范圍內(nèi)插入新的數(shù)據(jù)，這是一個(gè)事務(wù)受到其他事務(wù)影響，隔離性被破壞的表現(xiàn)。

讀已提交：寫鎖會(huì)一直持續(xù)到事務(wù)結(jié)束，讀鎖在查詢操作完成后馬上釋放。有不可重復(fù)讀問題，讀已提交的隔離級(jí)別缺乏貫穿整個(gè)事務(wù)周期的讀鎖，無(wú)法禁止讀取過的數(shù)據(jù)發(fā)生變化。

讀已提交：有臟讀問題。

MVCC

基本思路是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改不會(huì)直接覆蓋之前的數(shù)據(jù)，而是產(chǎn)生一個(gè)新版副本與老版本共存。

“版本”可以理解為每一行記錄存在倆看不見的字段：CREATE_VERRSION和DELETE_VERSION，這兩個(gè)字段都是事務(wù)ID，事務(wù)ID是全局遞增的值，根據(jù)以下規(guī)則寫入數(shù)據(jù)。

• 插入數(shù)據(jù)：CREATE_VERRSION記錄插入數(shù)據(jù)的事務(wù)ID，DELETE_VERSION為空。
• 刪除數(shù)據(jù)：DELETE_VERSION記錄刪除數(shù)據(jù)的事務(wù)ID，CREATE_VERRSION為空。
• 修改數(shù)據(jù)：將修改數(shù)據(jù)視為“刪除舊數(shù)據(jù)，插入新數(shù)據(jù)”，將原有數(shù)據(jù)復(fù)制一份，原有數(shù)據(jù)DELETE_VERSION記錄修改數(shù)據(jù)的事務(wù)ID。復(fù)制出來(lái)的新數(shù)據(jù)CREATE_VERSION記錄修改數(shù)據(jù)的事務(wù)ID。

此時(shí)，有另一個(gè)事務(wù)讀取這些發(fā)生了變化的數(shù)據(jù)，根據(jù)隔離級(jí)別決定讀取哪個(gè)版本的數(shù)據(jù)。

• 可重復(fù)讀：在“總是讀取CREATE_VERSION小于等于當(dāng)前事務(wù)ID的數(shù)據(jù)”前提下，如果數(shù)據(jù)有多個(gè)版本，讀取事務(wù)ID最大的。
• 讀已提交：總是讀取最新版本，即最近被Commit版本的數(shù)據(jù)。

MVCC是針對(duì)“讀+寫”的優(yōu)化，“寫+寫”只能加鎖解決。競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，樂觀鎖可能更慢。

MVCC超售問題

數(shù)據(jù)庫(kù)采用的是MVCC方案，是否有可能出現(xiàn)以下這種超售情況

初始quantity值為10，事務(wù)： T1和事務(wù)： T2都想要將quantity減8

SELECT quantity FROM books WHERE id=1					/* 時(shí)間順序：1，事務(wù)： T1 */

SELECT quantity FROM books WHERE id=1					/* 時(shí)間順序：2，事務(wù)： T2 */

/*事務(wù)： T1 運(yùn)算后將quantity改為2  因?yàn)镸VCC方案中事務(wù)2的select并不會(huì)加讀鎖，所以這條語(yǔ)句可以順利執(zhí)行并commit*/

UPDATE books SET quantity=2 WHERE id=1					/* 時(shí)間順序：3，事務(wù)： T1 */

commit

/*事務(wù)： T2 運(yùn)算后將quantity改為2 ，此時(shí)沒有其他的事務(wù)了，所以這條語(yǔ)句可以順利執(zhí)行并commit*/

UPDATE books SET quantity=2 WHERE id=1					/* 時(shí)間順序：4，事務(wù)： T2 */

commit

這種寫法會(huì)出現(xiàn)超售，相當(dāng)于賣了兩次8本書。

之前提到過，MVCC只解決“讀-寫”事務(wù)的情況（也就是解決可重復(fù)讀級(jí)別下的幻讀），在“寫-寫”的場(chǎng)景中它是不適用的。

也正是為了解決這類情況，InnoDB之類采用MVCC的引擎，都會(huì)提供諸如“l(fā)ock in share mode”的語(yǔ)法，讓開發(fā)者在“寫-寫”的場(chǎng)

景中顯式加共享鎖，讓數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行當(dāng)前讀而非快照讀。

以MySQL為例，把代碼修改為這樣，它就可以保證T1的Update語(yǔ)句被T2的共享鎖阻塞了，達(dá)到避免超售的目的了。

SELECT quantity FROM books WHERE id=1 lock in share mode;		/* 時(shí)間順序：1，事務(wù)： T1 */

SELECT quantity FROM books WHERE id=1 lock in share mode;		/* 時(shí)間順序：2，事務(wù)： T2 */

全局事務(wù)

2PC

假如你平時(shí)以聲明式事務(wù)來(lái)編碼，那它與本地事務(wù)看起來(lái)可能沒什么區(qū)別，都是標(biāo)個(gè)@Transactional注解而已，但如果以編程式事務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的話，就能在寫法上看出差異，偽代碼如下所示：

public void buyBook(PaymentBill bill) {

    userTransaction.begin();

    warehouseTransaction.begin();

    businessTransaction.begin();

	try {

        userAccountService.pay(bill.getMoney());

        warehouseService.deliver(bill.getItems());

        businessAccountService.receipt(bill.getMoney());

        userTransaction.commit();

        warehouseTransaction.commit();

        businessTransaction.commit();

	} catch(Exception e) {

        userTransaction.rollback();

        warehouseTransaction.rollback();

        businessTransaction.rollback();

	}

}

從代碼上可看出，程序的目的是要做三次事務(wù)提交，但實(shí)際上代碼并不能這樣寫，試想一下，如果在

businessTransaction.commit()中出現(xiàn)錯(cuò)誤，代碼轉(zhuǎn)到catch塊中執(zhí)行，此時(shí)userTransaction和

warehouseTransaction已經(jīng)完成提交，再去調(diào)用rollback()方法已經(jīng)無(wú)濟(jì)于事，這將導(dǎo)致一部分?jǐn)?shù)據(jù)被提

交，另一部分被回滾，整個(gè)事務(wù)的一致性也就無(wú)法保證了。

為了解決這個(gè)問題，XA 將事務(wù)提交拆分成為兩階段過程：

• 準(zhǔn)備階段：又作投票階段，協(xié)調(diào)者詢問事務(wù)的所有參與者是否準(zhǔn)備好提交，參與者如果準(zhǔn)備好提交則回復(fù)Prepared。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)備操作是在重做日志中記錄全部事務(wù)提交操作所要做的內(nèi)容，不釋放隔離性，繼續(xù)持有鎖。
• 提交階段：又作執(zhí)行階段，協(xié)調(diào)者在上一階段收到Prepared消息，先自己在本地持久化事務(wù)狀態(tài)為Commit，操作完成之后向所有參與者發(fā)送Commit指令；否則，任意一個(gè)參與者回復(fù)了 Non-Prepared 消息，或任意一個(gè)參與者超時(shí)未回復(fù)，協(xié)調(diào)者將將自己的事務(wù)狀態(tài)持久化為 Abort 之后，向所有參與者發(fā)送 Abort 指令，參與者立即執(zhí)行回滾操作。

缺點(diǎn)

• 單點(diǎn)問題：協(xié)調(diào)者在兩段提交中具有舉足輕重的作用，協(xié)調(diào)者等待參與者回復(fù)時(shí)可以有超時(shí)機(jī)制，允許參與者

  宕機(jī)，但參與者等待協(xié)調(diào)者指令時(shí)無(wú)法做超時(shí)處理。一旦宕機(jī)的不是其中某個(gè)參與者，而是協(xié)調(diào)者的話，所有

  參與者都會(huì)受到影響。如果協(xié)調(diào)者一直沒有恢復(fù)，沒有正常發(fā)送 Commit 或者 Rollback 的指令，那所有參與

  者都必須一直等待。

• 性能問題：兩段提交過程中，所有參與者相當(dāng)于被綁定成為一個(gè)統(tǒng)一調(diào)度的整體，期間要經(jīng)過兩次遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)

  用，三次數(shù)據(jù)持久化（準(zhǔn)備階段寫重做日志，協(xié)調(diào)者做狀態(tài)持久化，提交階段在日志寫入 Commit

  Record），整個(gè)過程將持續(xù)到參與者集群中最慢的那一個(gè)處理操作結(jié)束為止，這決定了兩段式提交的性能通

  常都較差。

• 一致性風(fēng)險(xiǎn)

3PC

三段式提交把原本的兩段式提交的準(zhǔn)備階段細(xì)分為兩個(gè)階段，分別稱為CanCommit、PreCommit，提交階段改為

DoCommit階段。CanCommit是詢問階段，協(xié)調(diào)者讓每個(gè)參與者根據(jù)自身狀態(tài)評(píng)估事務(wù)是否可能完成。

將準(zhǔn)備階段一分為二的理由是：協(xié)調(diào)者發(fā)出開始準(zhǔn)備的消息，參與者開始寫重做日志，如果此時(shí)，某一個(gè)參與者宣布無(wú)法完成，相當(dāng)于大家做了一輪無(wú)用功。

因此，在事務(wù)需要回滾的場(chǎng)景中，三段式的性能通常是要比兩段式好很多的，但在事務(wù)能夠正常提交的場(chǎng)景中，兩者的性能都依然很差，甚至三段式因?yàn)槎嗔艘淮卧儐枺€要稍微更差一些。

同樣也是由于事務(wù)失敗回滾概率變小的原因，在三段式提交中，如果在 PreCommit 階段之后發(fā)生了協(xié)調(diào)者宕機(jī)，即參與者沒有能等到 DoCommit 的消息的話，默認(rèn)的操作策略將是提交事務(wù)而不是回滾事務(wù)或者持續(xù)等待，這就相當(dāng)于避免了協(xié)調(diào)者單點(diǎn)問題的風(fēng)險(xiǎn)。

分布式事務(wù)

CAP與ACID

柔性事務(wù)與最終一致性。

可靠事件隊(duì)列

最大努力一次提交：將最有可能出錯(cuò)的業(yè)務(wù)以本地事務(wù)的方式完成后，采用不斷重試的方式促使分布式事務(wù)中的其他關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)全部完成。

TCC事務(wù)

如果業(yè)務(wù)需要隔離，該方案天生適合用于需要強(qiáng)隔離性的分布式事務(wù)中。

TCC 較為煩瑣，它是一種業(yè)務(wù)侵入式較強(qiáng)的事務(wù)方案，要求業(yè)務(wù)處理過程必須拆分為“預(yù)留業(yè)務(wù)資源”和“確認(rèn)/釋放消費(fèi)資源”兩個(gè)子過程。如同 TCC 的名字所示，它分為以下三個(gè)階段。

• Try：嘗試執(zhí)行階段，完成所有業(yè)務(wù)可執(zhí)行性的檢查（保障一致性），并且預(yù)留好全部需用到的業(yè)務(wù)資源（保障隔離性）。
• Confirm：確認(rèn)執(zhí)行階段，不進(jìn)行任何業(yè)務(wù)檢查，直接使用 Try 階段準(zhǔn)備的資源來(lái)完成業(yè)務(wù)處理。Confirm 階段可能會(huì)重復(fù)執(zhí)行，因此本階段所執(zhí)行的操作需要具備冪等性。
• Cancel：取消執(zhí)行階段，釋放 Try 階段預(yù)留的業(yè)務(wù)資源。Cancel 階段可能會(huì)重復(fù)執(zhí)行，也需要滿足冪等性。

資料

鳳凰架構(gòu)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MySQL的本地事务、全局事务、分布式事务的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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