SpringBoot2.x系列教程67--Spring Boot整合分布式事務簡介

作者：一一哥

一. 分布式事務簡介

1. 什么是分布式事務

百度百科對分布式事務的解釋如下：

分布式事務就是指事務的參與者、支持事務的服務器、資源服務器以及事務管理器分別位于分布式系統的不同節點之上。當數據庫的數據越來越大，數據庫無法承受起壓力，就會開始分庫分表，分庫分表后不同的庫就會分布在不同的服務器上，明顯的就會出現數據一致性問題。或者同一個事務中要調用的不同系統的不同的庫，也要保證要不全都成功，要不全部回滾。

簡單的說，就是一次大的操作由不同的小操作組成，這些小的操作分布在不同的服務器上，且屬于不同的應用。分布式事務需要保證這些小操作要么全部成功，要么全部失敗。本質上來說，分布式事務就是為了保證不同數據庫的數據一致性。

2. 分布式事務產生的原因

2.1 數據庫分庫分表

當數據庫單表一年產生的數據超過1000W，那么就可能要考慮分庫分表，也就是說要把原來的一個數據庫變成多個數據庫。這時候，如果一個操作既要訪問01庫，又訪問02庫，而且還要保證數據的一致性，那么就要用到分布式事務。

2.2 應用SOA化

所謂的SOA，就是業務的服務化。比如原來單機支撐了整個電商網站，現在對整個網站進行拆解，分離出了訂單中心、庫存中心。對于訂單中心，有專門的數據庫存儲訂單信息，庫存中心也會有專門的數據庫存儲庫存信息。這時候如果要同時對訂單和庫存進行操作，那么就會涉及到訂單數據庫和庫存數據庫，為了保證數據一致性，就需要用到分布式事務。

以上兩種情況表象不同，但是本質相同，都是因為要操作的數據庫變多了！

3. 分布式事務的應用場景

3.1 支付

我們在進行支付的時候，會對買家賬戶進行扣款，同時對賣家賬戶進行加錢。這些操作必須在一個事務里執行，要么全部成功，要么全部失敗。而對于買家賬戶屬于買家中心，對應的是買家數據庫，而賣家賬戶屬于賣家中心，對應的是賣家數據庫，對不同數據庫的操作必然需要引入分布式事務。

3.2 在線下單

買家在電商平臺下單，往往會涉及到兩個動作，一個是扣庫存，第二個是更新訂單狀態，庫存和訂單一般屬于不同的數據庫，需要使用分布式事務保證數據一致性。

二. XA 事務

1. XA協議

XA（eXtended Architecture）是指由X/Open 組織提出的分布式交易處理的規范。XA 是一個分布式事務協議，由Tuxedo 提出，所以分布式事務也稱為XA 事務。

2. XA協議構成

XA 協議主要定義了事務管理器TM（Transaction Manager，協調者）和資源管理器RM（Resource Manager，參與者）之間的接口。其中，資源管理器往往由數據庫實現，如Oracle、DB2、MySQL，這些商業數據庫都實現了XA 接口，而事務管理器作為全局的調度者，負責各個本地資源的提交和回滾。XA 事務是基于兩階段提交（Two-phaseCommit，2PC）協議實現的，可以保證數據的強一致性，許多分布式關系型數據管理系統都采用此協議來完成分布式。階段一為準備階段，即所有的參與者準備執行事務并鎖住需要的資源。當參與者Ready時，向TM 匯報自己已經準備好。階段二為提交階段。當TM 確認所有參與者都Ready 后，向所有參與者發送COMMIT 命令。

XA 事務允許不同數據庫的分布式事務，Oracle、MySQL 和SQL Server 都支持XA 事務。

3. XA事務構成

XA事務由一個或多個資源管理器(RM)、一個事務管理器(TM)和一個應用程序(ApplicationProgram)組成。

• 資源管理器: 提供訪問事務資源的方法，通常一個數據庫就是一個資源管理器。
• 事務管理器: 協調參與全局事務中的各個事務，需要和參與全局事務的所有資源管理器進行通信。
• 應用程序: 定義事務的邊界。

4. XA事務注意事項

XA 事務的缺點是性能不好，且無法滿足高并發場景。一個數據庫的事務和多個數據庫間的XA 事務性能會相差很多。因此，要盡量避免XA 事務，如可以將數據寫入本地，用高性能的消息系統分發數據，或使用數據庫復制等技術。只有在其他辦法都無法實現業務需求，且性能不是瓶頸時才使用XA。

三. 常見的分布式事務解決方案

1. 基于XA協議的兩階段提交(2PC)

XA是一個分布式事務協議，由Tuxedo提出。XA中大致分為兩部分：事務管理器和本地資源管理器。其中本地資源管理器往往由數據庫實現，比如Oracle、MySQL這些商業數據庫都實現了XA接口，而事務管理器作為全局的調度者，負責各個本地資源的提交和回滾。

XA實現分布式事務的原理如下:

總的來說，XA協議比較簡單，而且一旦商業數據庫實現了XA協議，使用分布式事務的成本也比較低。

但是，XA也有致命的缺點，那就是性能不理想，特別是在交易下單鏈路，往往并發量很高，XA無法滿足高并發場景。XA目前在商業數據庫支持的比較理想，在MySQL數據庫中支持的不太理想，MySQL的XA實現，沒有記錄prepare階段日志，主備切換會導致主庫與備庫數據不一致。許多NoSQL也沒有支持XA，這讓XA的應用場景變得非常狹隘。

XA兩階段提交的不足

• 1.性能問題
  XA協議遵循強一致性。在事務執行過程中，各個節點占用著數據庫資源，只有當所有節點準備完畢，事務協調者才會通知提交，參與者提交后釋放資源。這樣的過程有著非常明顯的性能問題。
• 2.協調者單點故障問題
  事務協調者是整個XA模型的核心，一旦事務協調者節點掛掉，參與者收不到提交或是回滾通知，參與者會一直處于中間狀態無法完成事務。
• 3.丟失消息導致的不一致問題
  在XA協議的第二個階段，如果發生局部網絡問題，一部分事務參與者收到了提交消息，另一部分事務參與者沒收到提交消息，那么就導致了節點之間數據的不一致。

總結：

• 優點: 盡量保證了數據的強一致，適合對數據強一致要求很高的關鍵領域(其實也不能100%保證強一致)
• 缺點: 實現復雜，犧牲了可用性，對性能影響較大，不適合高并發高性能場景，如果分布式系統跨接口調用。

2. 消息事務+最終一致性

所謂的消息事務就是基于消息中間件的兩階段提交，本質上是對消息中間件的一種特殊利用，它是將本地事務和發消息放在了一個分布式事務里，保證要么本地操作成功成功并且對外發消息成功，要么兩者都失敗，開源的RocketMQ就支持這一特性。

業務示意圖:

具體原理如下:

• 1. A系統向消息中間件發送一條預備消息;
• 2. 消息中間件保存預備消息并返回成功;
• 3. A執行本地事務;
• 4. A發送提交消息給消息中間件。

通過以上4步完成了一個消息事務。對于以上的4個步驟，每個步驟都可能產生錯誤，下面一一分析:

1.如果步驟一出錯，則整個事務失敗，不會執行A的本地操作；2.如果步驟二出錯，則整個事務失敗，不會執行A的本地操作；3.如果步驟三出錯，這時候需要回滾預備消息，怎么回滾呢？答案是A系統實現一個消息中間件的回調接口，消息中間件會不斷的執行回調接口，檢查A事務執行是否執行成功，如果失敗則回滾預備消息。4.如果步驟四出錯，這時候A的本地事務是成功的，那么消息中間件要回滾A嗎？答案是不需要，其實通過回調接口，消息中間件能夠檢查到A執行成功了，這時候其實不需要A發提交消息了，消息中間件可以自己對消息進行提交，從而完成整個消息事務。

消息事務小結:

• 優點：實現了最終一致性，不需要依賴本地數據庫事務。
• 缺點：實現難度大，主流MQ不支持，RocketMQ事務消息部分代碼也未開源。

3. 本地消息表(異步確保）

基于消息中間件的兩階段提交往往用在高并發場景下，將一個分布式事務拆成一個消息事務(A系統的本地操作+發消息)和B系統的本地操作。其中B系統的操作由消息驅動，只要消息事務成功，那么A操作一定成功，消息也一定發出來了。這時候B會收到消息去執行本地操作，如果本地操作失敗，消息會重投，直到B操作成功，這樣就變相地實現了A與B的分布式事務。

原理如下:

雖然上面的方案能夠完成A和B的操作，但是A和B并不是嚴格一致的，而是最終一致的。我們在這里犧牲了一致性，換來了性能的大幅度提升。當然，這種玩法也是有風險的，如果B一直執行不成功，那么一致性會被破壞，具體要不要玩，還是得看業務能夠承擔多少風險。

4. 補償事務的TCC編程模式

所謂的補償事務的TCC編程模式，也是兩階段提交的一個變種。TCC提供了一個編程框架，將整個業務邏輯分為三塊：Try、Confirm和Cancel三個操作。

以在線下單為例，Try階段會去扣庫存，Confirm階段則是去更新訂單狀態，如果更新訂單失敗，則進入Cancel階段，會去恢復庫存。總之，TCC就是通過代碼人為實現了兩階段提交，不同的業務場景所寫的代碼都不一樣，復雜度也不一樣，因此，這種模式并不能很好地被復用。

四. 總結

分布式事務，本質上是對多個數據庫的事務進行統一控制，按照控制力度可以分為：不控制、部分控制和完全控制。

• 不控制就是不引入分布式事務。
• 部分控制就是各種變種的兩階段提交，包括上面提到的消息事務+最終一致性、TCC模式，而完全控制就是完全實現兩階段提交。部分控制的好處是并發量和性能很好，缺點是數據一致性減弱了。
• 完全控制則是犧牲了性能，保障了一致性，具體用哪種方式，最終還是取決于業務場景。

作為技術人員，一定不能忘了技術是為業務服務的，不要為了技術而技術，針對不同業務進行技術選型也是一種很重要的能力！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的springboot整合oracle_SpringBoot2.x系列教程67--Spring Boot整合分布式事务简介的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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