分布式事务——Seata概念及使用

我就是我 2024-04-01 10:11 70阅读 0赞

## 分布式事务——Seata ##

### 1 Seata概念及术语 ###

> Seata是由Alibaba开源的一个用于解决分布式事务问题的框架

[Seata官网地址][Seata]  
Seata是由`1+3`组成：  
`1`:Transaction ID【XID】：全局唯一的事务ID  
`3`：三个组件，TC（事务协调器）、TM（事务管理器）、RM（资源管理器）

#### 1.1 TC、TM、RM关系 ####

![在这里插入图片描述][f3df4a497a144c7db02ac11f333f6a9b.png]

1.  TM向TC申请开启一个全局事务，全局事务创建成功并生成一个全局唯一的XID。

> 班主任老师向授课老师传达上课请求，并且开启一个直播，直播链接就是XID

1.  XID在微服务调用链路的上下文传播

> 老师和同学在互相传播直播链接(XID)

1.  RM向TC注册分支事务，将其纳入XID对应全局事务的管辖

> 同学们加入直播，受到直播老师的管辖

1.  TM向TC发起针对XID的全局提交或回滚决议

> 班主任老师，发现上课的人已经来齐了，给直播老师说"可以开始上课"

1.  TC调度XID下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求

> 直播过程中，不认真听讲，玩手机的，直接踢出会议

#### 1.2 本地启动Seata ####

①下载SeataServer:[seata-server-0.9.0.zip][]

> 此处我使用0.9.0版本做示范，其他版本大同小异  
> GitHub下载地址：https://github.com/seata/seata/releases

②下载完成之后，将默认配置文件备份，然后修改配置文件  
![在这里插入图片描述][f87557940c084335aab9ed4cc1470e37.png]  
修改file.conf：

1.  将service的tx\_group修改为自己的，名字随便起  
    ![在这里插入图片描述][2b6a302fdb1d467d9282deeb3d4b23b2.png]

下面是我的配置

service {
        
      #vgroup->rgroup
      vgroup_mapping.zi_tx_group = "default" # 修改为自己的
      #only support single node
      default.grouplist = "127.0.0.1:8091"
      #degrade current not support
      enableDegrade = false
      #disable
      disable = false
      #unit ms,s,m,h,d represents milliseconds, seconds, minutes, hours, days, default permanent
      max.commit.retry.timeout = "-1"
      max.rollback.retry.timeout = "-1"
    }

1.  将file.conf的store模块的模式修改为db  
    ![在这里插入图片描述][16736ec0381a49908df446c7814b9179.png]
2.  将file.conf模块的db修改为自己的  
    ![在这里插入图片描述][1a257e4fa63645b89c21c332d927e607.png]  
    因为我使用的是mysql8，所以driver-class-name添加了cj，并且在url上设置了时区

## database store
      db {
        
        ## the implement of javax.sql.DataSource, such as DruidDataSource(druid)/BasicDataSource(dbcp) etc.
        datasource = "dbcp"
        ## mysql/oracle/h2/oceanbase etc.
        db-type = "mysql"
        driver-class-name = "com.mysql.cj.jdbc.Driver"
        url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?serverTimezone=UTC"
        user = "root"
        password = "123456"
        min-conn = 1
        max-conn = 3
        global.table = "global_table"
        branch.table = "branch_table"
        lock-table = "lock_table"
        query-limit = 100
      }

1.  备份包registry.conf之后，修改文件内容，我们将注册中心改为nacos  
    ![在这里插入图片描述][5f442cd9bccd46dbb958a65f92c7c627.png]  
    ③修改lib目录下，将mysql驱动改为8.0以上版本的【jar包可以自己通过maven下载】

> 因为我是mysql8，所以采用8的驱动，如果大家不是的话，可以不用修改，并且前面file.conf里面数据库配置的驱动类也不用修改

![在这里插入图片描述][fad8221e2c9f43749eca6aa65645738e.png]  
添加之后，删除原来默认的5的jar包

④建立seata数据库，执行SQL文件  
![在这里插入图片描述][561d0933e49243b0a64e8e816a42dee8.png]

-- the table to store GlobalSession data
    drop table if exists `global_table`;
    create table `global_table` (
      `xid` varchar(128)  not null,
      `transaction_id` bigint,
      `status` tinyint not null,
      `application_id` varchar(32),
      `transaction_service_group` varchar(32),
      `transaction_name` varchar(128),
      `timeout` int,
      `begin_time` bigint,
      `application_data` varchar(2000),
      `gmt_create` datetime,
      `gmt_modified` datetime,
      primary key (`xid`),
      key `idx_gmt_modified_status` (`gmt_modified`, `status`),
      key `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
    );
    
    -- the table to store BranchSession data
    drop table if exists `branch_table`;
    create table `branch_table` (
      `branch_id` bigint not null,
      `xid` varchar(128) not null,
      `transaction_id` bigint ,
      `resource_group_id` varchar(32),
      `resource_id` varchar(256) ,
      `lock_key` varchar(128) ,
      `branch_type` varchar(8) ,
      `status` tinyint,
      `client_id` varchar(64),
      `application_data` varchar(2000),
      `gmt_create` datetime,
      `gmt_modified` datetime,
      primary key (`branch_id`),
      key `idx_xid` (`xid`)
    );
    
    -- the table to store lock data
    drop table if exists `lock_table`;
    create table `lock_table` (
      `row_key` varchar(128) not null,
      `xid` varchar(96),
      `transaction_id` long ,
      `branch_id` long,
      `resource_id` varchar(256) ,
      `table_name` varchar(32) ,
      `pk` varchar(36) ,
      `gmt_create` datetime ,
      `gmt_modified` datetime,
      primary key(`row_key`)
    );

⑤启动本地nacos【如果本地没有下载的话，自行下载启动即可】  
⑥双击bin目录下的`seata-server.bat`  
![在这里插入图片描述][c2d56b3b9f5141e780038d6736500a30.png]

表明启动成功

### 2 在微服务中应用Seata ###

项目说明：

> 此处演示Seata使用，我们会创建三个服务，一个`订单服务`，一个`库存服务`，一个`账户服务`

*  当用户下单时候，会在订单服务中创建一个订单，然后通过远程调用库存服务来扣减下单商品的库存，
 *  再通过远程调用账户服务来扣减用户账户里面的余额，
 *  最后在订单服务中修改订单状态为已完成。

该操作跨越三个数据库，有两次远程调用（RPC），因此会涉及到分布式事务问题

业务需求：下订单 - 减库存 - 扣余额 - 改（订单）状态

#### 2.1 项目准备 ####

①建库建表语句【项目中使用到的】  
seata\_order库及表：

CREATE DATABASE seata_order;
    USE seata_order;
    CREATE TABLE t_order(
        id BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY ,
        user_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
        product_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
        count INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '数量',
        money DECIMAL(11,0) DEFAULT NULL COMMENT '金额',
        status INT(1) DEFAULT NULL COMMENT '订单状态：0创建中，1已完结'
    )ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 CHARSET=utf8;

seata\_storage库及表：

CREATE DATABASE seata_storage;
    USE seata_storage;
    CREATE TABLE t_storage(
        id BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY ,
        product_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
        total INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '总库存',
        used INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '已用库存',
        residue INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '剩余库存'
    )ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 CHARSET=utf8;
    INSERT INTO t_storage(id, product_id, total, used, residue) VALUES(1,1,100,0,100);

seata\_account库及表：

CREATE DATABASE seata_account;
    USE seata_account;
    CREATE TABLE t_account(
        id BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY ,
        user_id BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
        total DECIMAL(10,0) DEFAULT NULL COMMENT '总额度',
        used DECIMAL(10,0) DEFAULT NULL COMMENT '已用额度',
        residue DECIMAL(10,0) DEFAULT 0 COMMENT '剩余可用额度'
    )ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 CHARSET=utf8;
    INSERT INTO t_account(id, user_id, total, used, residue) VALUES(1,1,1000,0,1000);

②为所有数据库创建undo\_log表，因为会涉及到事务回滚，方便记录

> seata、seata\_account、seata\_order、seata\_storage分别创建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=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

![在这里插入图片描述][eac1ea3cb3d340cdbfe24784ca673c42.png]

#### 2.2 order-service模块创建 ####

#### 2.3 order-account模块创建 ####

#### 2.4 order-storage模块创建 ####

> 这几个模块的代码这里我就不贴出来了，我将代码提交到了gitee上  
> [Gitee代码地址][Gitee]

注意：下载下来的是我手动添加了异常的代码，如果想要演示正常状态，去掉AccountServiceImpl中的
    "TimeUnit.SECONDS.sleep(20);"即可

如果在测试过程中遇到什么问题了，欢迎提问

#### 2.5 测试（正常情况） ####

①数据库状态

*  seata\_account中的t\_account表：  
    ![在这里插入图片描述][9cc6515a5344438e90c5290e4288209b.png]

> 用户的user\_id为1，用户总金额为1000，剩余金额为1000

*  seata\_order中的t\_order表：  
    ![在这里插入图片描述][f177ae3a671f4b9b9a65f76a24814d07.png]

> 订单表中初始没有任何数据

*  seata\_storage中的t\_storage表：  
    ![在这里插入图片描述][c4dd64deda6d4f988f1e605cce44699e.png]

> 产品的product\_id为1，产品总数量为100，剩余库存为100

②发起请求【此时没有设置异常】  
在浏览器中输入：  
`http://localhost:2001/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100`

> 表明创建订单，用户id为1，产品id为1，订单中产品数量为10，花了100元

浏览器结果：  
![在这里插入图片描述][36bbcbb6e4d443baa9573a92ce0e0f88.png]  
库存表（t\_storage）:  
![在这里插入图片描述][e0deac319cf94ba1a6fc65a7828e302e.png]  
订单表（t\_order）:  
![在这里插入图片描述][39bc02b117c04d53bd63e6b31616f29f.png]  
账户表（t\_account）：  
![在这里插入图片描述][f85a2e0bfbf24facbc1b45702fc7ebb4.png]

#### 2.6 测试（模拟异常与使用Seata） ####

##### ①模拟异常 #####

模拟Feign超时异常，在AccountServiceImpl中添加超时异常：

@Service
    public class AccountServiceImpl implements AccountService {
        
    
        private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccountServiceImpl.class);
    
        @Autowired
        private AccountDao accountDao;
    
        /**
         * 扣减账户余额
         * @param userId
         * @param money
         */
        @Override
        public void decrease(Long userId, BigDecimal money) {
        
            logger.info("---->account-service扣减账户余额");
            //模拟超时异常，全局事务回滚
            //暂停几秒钟线程
            try{
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
                accountDao.decrease(userId, money);
                logger.info("----->account-service扣减账户余额结束");
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    }

再用浏览器发送一次请求:  
`http://localhost:2001/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100`  
可以看到服务器报错：  
![在这里插入图片描述][fde8beccb1484e31ab6f48b7c4d9b513.png]  
此时数据库状态：

可以看到下面的订单表，订单状态为0，表明订单未完成  
![在这里插入图片描述][3e41d11b0fa64696ab7398993c41306c.png]  
查看库存表与账户表：  
![在这里插入图片描述][7339930fd6f74b7a92ee24104d330daf.png]  
![在这里插入图片描述][aa641c1a23bc4d019cd7ba6eb7cf7ba8.png]

> 此时发现库存和账户都更改了，也就是库存减了，钱扣了，但是订单却没有完成，这显然是不合理的  
> `注意：`并且由于feign的重试机制，库存和账户可能都会扣减多次

##### ②使用Seata中的@GlobalTransactional注解解决 #####

> `@GlobalTransactional`只需要在我们的业务方法上添加即可，这样就可以保证全局事务一致

1.  我们在seata-order-service模块中的orderServiceIml的create方法添加Seata注解

//创建订单：调用库存服务扣减库存 - 调用账户服务扣减账户余额 - 修改订单状态
        @GlobalTransactional
        @Override
        public void create(Order order) {
        
            log.info("----->开始新建订单");
            //1 新建订单
            orderDao.createOrder(order);
            //2 扣减库存
            log.info("----->调用storageService,扣减count");
            storageService.decrease(order.getProductId(), order.getCount());
            log.info("----->扣减count结束");
            //3 扣减账户
            log.info("----->调用storageService,扣减money");
            accountService.decrease(order.getUserId(), order.getMoney());
            log.info("----->扣减money结束");
    
            //4 修改订单状态，从0-1，代表订单完成
            log.info("----->修改订单状态");
            orderDao.updateOrder(order.getUserId(), 0);
            log.info("----->修改订单状态结束");
    
        }

1.  重启服务，重新测试

*  查看服务器，依然报超时异常，此时查看数据库
 *  可以发现订单表中没有新增订单，依然是前两次的数据，并且库存表与账户表也没有扣减，表明在发生异常的时候，事务进行了回滚  
    ![在这里插入图片描述][c7b241d515534b128da21d99082b635f.png]

### 3 Seata原理 ###

#### 3.1 测试效果 ####

> 默认Seata使用的是AT模式  
> 其他模式：TCC、Saga、XA模式  
> [官网地址][Link 1]

我们之前在seata数据库中生成了以下几张表：  
![在这里插入图片描述][f24f9e2573764ec5ac9b46ade38af90b.png]  
并且在另外三个数据库中seata\_order、seata\_account、seata\_storage中生成了对应的undo\_log  
那么，这些表是干什么用的呢？  
①我们首先将AccountServiceImpl中的睡眠代码注释掉，然后在AccountServiceImpl中打一个断点，所有服务debug启动，在浏览器中输入：  
`http://localhost:2001/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100`  
然后，让断点停止在那个位置，此时访问数据库  
![在这里插入图片描述][b42d8cb90f864f648eb66cd397d92a64.png]

②查看数据库状态

1.  seata数据库：

*  branch\_table:  
    ![在这里插入图片描述][f23971070775407db6ac9afe7c3b0f16.png]

> xid:全局事务id  
> resource\_id:对应另外三个业务数据库  
> branch\_type:AT

*  global\_table:  
    ![在这里插入图片描述][1712233a5f2f45d79b04ddbc457804c1.png]
 *  lock\_table:  
    ![在这里插入图片描述][a6fdad330b6d47918fe44c3add912425.png]

1.  seata\_account:

*  undo\_log:  
    ![在这里插入图片描述][f35c62905eff4b22860f1da0e9e21f78.png]

1.  seata\_order：

*  undo\_log:  
    ![在这里插入图片描述][4dd25545517c4e3e8b6a4513167cbfe7.png]

1.  seata\_storage:

*  undo\_log:  
    ![在这里插入图片描述][7ec870d01a324c19af731cbee841bda4.png]

#### 3.2 解释 ####

AT模式对业务无入侵：

*  一阶段加载
 *  二阶段提交
 *  三阶段回滚

保存原快照before image - 执行业务SQL - 保存新快照 after image
    "Spring的AOP"

过程：业务SQL - 解析SQL语义 - 提取表元数据 - 【保存原快照before image - 执行业务SQL - 保存新快照 after image - 生成行锁】 - 提交业务SQL、undo/redo log、行锁  
【1】前置SQL：before image

前置SQL：select age from t where id = 1; //结果：age=22

前置SQL查询出来之前的age为22  
【2】业务SQL

业务SQL：update t set age = 28 where id = 1;

业务SQL修改年龄为28  
【3】后置SQL：after image

后置SQL：select age form t where id = 1; //结果：age = 28

【4】假如此时业务出现了异常，需要回滚，则反向update，将age从28改为之前的22

> 所有的操作都记录在一张表中

`注意：`如果此时反向update的时候发现age不是28了（脏写），则会转为人工处理【类比CAS，乐观锁】

[Seata]: https://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html
[f3df4a497a144c7db02ac11f333f6a9b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/7abb12d2539144d3bb3929ae0dbaca26.png
[seata-server-0.9.0.zip]: https://github.com/seata/seata/releases/download/v0.9.0/seata-server-0.9.0.zip
[f87557940c084335aab9ed4cc1470e37.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/59ef1376d9324eb4ba9069f52ddc6b0c.png
[2b6a302fdb1d467d9282deeb3d4b23b2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/f147d1e07dff4ca586ed96b37c03b668.png
[16736ec0381a49908df446c7814b9179.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/381c28f8cca54a92aa0b0f1eb6e0c07a.png
[1a257e4fa63645b89c21c332d927e607.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/ef9f7695cd234d75b015ed3d5d721fdd.png
[5f442cd9bccd46dbb958a65f92c7c627.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/2eaab0f82bb74805b6bca71a98967c00.png
[fad8221e2c9f43749eca6aa65645738e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/19b92190a36d49fb82393986829f3893.png
[561d0933e49243b0a64e8e816a42dee8.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/2a7119568e924e469543036afb64d2b7.png
[c2d56b3b9f5141e780038d6736500a30.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/018763625dfe48d288ee45c48cb1de12.png
[eac1ea3cb3d340cdbfe24784ca673c42.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/5429ea93f06a48af8920ef8b6c322064.png
[Gitee]: https://gitee.com/Zifasdfa/seata-test
[9cc6515a5344438e90c5290e4288209b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/c8ae4106fea347e9b992c70fec0d61b4.png
[f177ae3a671f4b9b9a65f76a24814d07.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/1c5736a95a3b4340a38888a86ca2ab40.png
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