分布式事物-- MySQL XA 协议

深藏阁楼爱情的钟 2022-03-25 18:04 170阅读 0赞

上一篇博客[《分布式事务--Fescar》][--Fescar]分享了阿里巴巴开源的分布式事物框架Fescar，接触到Fescar的实现原理借鉴了XA协议，这篇博客我们来介绍总结一下XA协议。MySQL 从5.0.3开始支持XA分布式事务，且只有InnoDB存储引擎支持。MySQL Connector/J 从5.0.0版本之后开始直接提供对XA的支持。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxOTI0ODYyMDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70][] 标题

分布式事物XA协议规范：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxOTI0ODYyMDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

AP：应用程序，AP定义事务边界（定义事务开始和结束）并访问事务边界内的资源

RM：资源管理器，管理计算机共享的资源，许多软件都可以去访问这些资源，资源包含比如数据库、文件系统、打印机服务器等。

TM：事物管理器，负责管理全局事务，分配事务唯一标识，监控事务的执行进度，并负责事务的提交、回滚、失败恢复等。

Xa主要规定了RM与TM之间的交互，下面来看下XA规范中定义的RM 和 TM交互的接口：

![700][]

*  xa\_start负责开启或者恢复一个事务分支，并且管理XID到调用线程
 *  xa\_end 负责取消当前线程与事务分支的关联
 *  xa\_prepare负责询问RM 是否准备好了提交事务分支
 *  xa\_commit通知RM提交事务分支
 *  xa\_rollback 通知RM回滚事务分支

XA协议是使用了二阶段协议的，其中：

*  第一阶段TM要求所有的RM准备提交对应的事务分支，询问RM是否有能力保证成功的提交事务分支，RM根据自己的情况，如果判断自己进行的工作可以被提交，那就就对工作内容进行持久化，并给TM回执OK；否者给TM的回执NO。RM在发送了否定答复并回滚了已经的工作后，就可以丢弃这个事务分支信息了。
 *  第二阶段TM根据阶段1各个RM prepare的结果，决定是提交还是回滚事务。如果所有的RM都prepare成功，那么TM通知所有的RM进行提交；如果有RM prepare回执NO的话，则TM通知所有RM回滚自己的事务分支。

XA协议二阶段提交的一个流程示意图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxOTI0ODYyMDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

也就是TM与RM之间是通过两阶段提交协议进行交互的。

### 内部XA事务  ###

MySQL本身的插件式架构导致在其内部需要使用XA事务，此时MySQL即是协调者，也是参与者。例如，不同的存储引擎之间是完全独立的，因此当一个事务涉及两个不同的存储引擎时，就必须使用内部XA事务。需要特别注意的是，如果将二进制日志看做一个独立的“存储引擎”,就不难理解为什么即使是一个存储引擎参与的事务也需要使用XA事务了。在向存储引擎提交数据时，同时需要将提交的信息写入二进制日志，这就是一个分布式事务。

### 外部XA事务 ###

1、分析：

MySQL数据库外部XA可以用在分布式数据库代理层，实现对MySQL数据库的分布式事务支持，例如开源的代理工具：ameoba\[4\]，网易的DDB，淘宝的TDDL，B2B的Cobar等等。

通过MySQL数据库外部XA，这些工具可以提供跨库的分布式事务。当然，这些工具也就成了外部XA事务的协调者角色。在crash recover时控制悬挂事务是全局commit，或者rollback。

在crash recover之后，外部应用程序可能会遇到以下几种情况：

情况一：分布式事务对应的MySQL数据库实例，部分完成prepare，部分未完成prepare。此时直接回滚完成prepare的实例即可。n\_prepared < Total Nodes (处于prepare状态的节点数量要小于参与分布式事务的所有节点总数)。

情况二：分布式事务对应的MySQL实例，全部完成prepare，未开始进行commit。此时即可提交此事务，也可回滚此事务(根据分布式事务原理，所有节点都完成prepare，应该提交)。n\_prepared = Total Nodes。

情况三：分布式事务对应的MySQL实例，全部完成prepare，并且部分节点已经完成commit。此时应该提交该事务处于prepare状态的节点。n\_prepared < Total Nodes。对比情况三与情况一，仅仅通过prepare节点的数量无法区分，因此应用程序需要在prepare完成之后记录日志(此时，应用程序起着事务协调者(Transcaction Coordinator)的角色，而根据MariaDB WorkLog\#132\[5\]的说法，TC角色是可以进行”middle engine”优化的，不需要prepare过程，所有MySQL节点xa prepare返回之后，应用程序直接写commit标识即可，然后再对每个MySQL节点进行xa commit操作。)，从而用于区分情况一与情况三。

情况四：分布式事务对应的MySQL实例，全部完成commit。此时事务已经提交成功，xid不会出现在执行xa recover的任一个节点。不需要特殊处理。

情况五：未记录任何prepare日志。那么所有的事务，在各个存储引擎的crash recover时，都会被回滚，不需要外部特殊处理。

2、不足

通过前面的分析，可知应用程序配合MySQL的XA事务功能，能够较好的支持分布式环境下的事务。但是，这个支持并不完美，根据我的分析，有可能会出现以下几个问题：

问题一：主备数据库的数据不一致。

MySQL数据库的主备数据库的同步，通过Binlog的复制完成。而Binlog是MySQL数据库内部XA事务的协调者，并且MySQL数据库为binlog做了优化——binlog不写prepare日志，只写commit日志。

考虑前面提到的情况二，所有的参与节点prepare完成，在进行xa commit前crash。crash recover如果选择commit此事务。由于binlog在prepare阶段未写，因此主库中看来，此分布式事务最终提交了，但是此事务的操作并未写到binlog中，因此也就未能成功复制到备库，从而导致主备库数据不一致的情况出现。

在MySQL 5.5.16版本中做过测试，这个问题实际存在。crash recover之后，对xa recover返回的事务运行xa commit，对应事务提交，但是操作并未写入binlog，因此无法复制到备库。

那么是否回滚所有prepare的事务，就可以避免此问题呢?结论是仍旧不行，不仅不能解决问题一，甚至可能引起问题二。

问题二：同一事务，在各参与节点，最终状态不一致(部分提交，部分回滚)。

若回滚所有prepare状态的分布式事务，会产生问题二。考虑情况三(所有节点完成prepare，部分节点完成commit)，该分布式事务对应的节点，部分已经提交，无法回滚，而部分节点回滚。最终导致同一分布式事务，在各参与节点，最终状态不一致。

问题三：源码级别问题。MySQL 5.1.49源码对于外部XA事务处理存在bug，在MySQL 5.5.16版本中，此bug已经被fix。经过验证发现，在我已下载的MySQL 5.1.61与之后的所有版本，此bug均已经被fix。

示例：

public class XaDemo {
    
        public static MysqlXADataSource getDataSource(String connStr, String user, String pwd) {
    
            try {
    
                MysqlXADataSource ds = new MysqlXADataSource();
                ds.setUrl(connStr);
                ds.setUser(user);
                ds.setPassword(pwd);
    
                return ds;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
            return null;
        }
    
        public static void main(String[] arg) {
            String connStr1 = "jdbc:mysql://192.168.0.1:3306/test";
            String connStr2 = "jdbc:mysql://192.168.0.2:3306/test";
    
            try {
                //从不同数据库获取数据库数据源
                MysqlXADataSource ds1 = getDataSource(connStr1, "root", "123456");
                MysqlXADataSource ds2 = getDataSource(connStr2, "root", "123456");
    
                //数据库1获取连接
                XAConnection xaConnection1 = ds1.getXAConnection();
                XAResource xaResource1 = xaConnection1.getXAResource();
                Connection connection1 = xaConnection1.getConnection();
                Statement statement1 = connection1.createStatement();
                
                //数据库2获取连接
                XAConnection xaConnection2 = ds2.getXAConnection();
                XAResource xaResource2 = xaConnection2.getXAResource();
                Connection connection2 = xaConnection2.getConnection();
                Statement statement2 = connection2.createStatement();
    
                //创建事务分支的xid
                Xid xid1 = new MysqlXid(new byte[] { 0x01 }, new byte[] { 0x02 }, 100);
                Xid xid2 = new MysqlXid(new byte[] { 0x011 }, new byte[] { 0x012 }, 100);
    
                try {
                    //事务分支1关联分支事务sql语句
                    xaResource1.start(xid1, XAResource.TMNOFLAGS);
                    int update1Result = statement1.executeUpdate("update account_from set money=money - 50 where id=1");
                    xaResource1.end(xid1, XAResource.TMSUCCESS);
    
                    //事务分支2关联分支事务sql语句
                    xaResource2.start(xid2, XAResource.TMNOFLAGS);
                    int update2Result = statement2.executeUpdate("update account_to set money= money + 50 where id=1");
                    xaResource2.end(xid2, XAResource.TMSUCCESS);
                    
                    // 两阶段提交协议第一阶段
                    int ret1 = xaResource1.prepare(xid1);
                    int ret2 = xaResource2.prepare(xid2);
    
                    // 两阶段提交协议第二阶段
                    if (XAResource.XA_OK == ret1 && XAResource.XA_OK == ret2) {
                        xaResource1.commit(xid1, false);
                        xaResource2.commit(xid2, false);
    
                        System.out.println("reslut1:" + update1Result + ", result2:" + update2Result);
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    }

脑图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxOTI0ODYyMDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][] 标题

引用：

[http://ifeve.com/mysql-xa/][http_ifeve.com_mysql-xa]

[https://www.cnblogs.com/duanxz/p/4717500.html][https_www.cnblogs.com_duanxz_p_4717500.html]

[https://blog.csdn.net/OnlyQi/article/details/50570439][https_blog.csdn.net_OnlyQi_article_details_50570439]

[https://www.jianshu.com/p/6c1fd2420274][https_www.jianshu.com_p_6c1fd2420274]

[--Fescar]: https://blog.csdn.net/qq924862077/article/details/86556559
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxOTI0ODYyMDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220325/e05e003b32f4423aac5e8717aeb9df65.png
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[700]: /images/20220325/caa4add99f1d409fa9ca19832516c73a.png
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[http_ifeve.com_mysql-xa]: http://ifeve.com/mysql-xa/
[https_www.cnblogs.com_duanxz_p_4717500.html]: https://www.cnblogs.com/duanxz/p/4717500.html
[https_blog.csdn.net_OnlyQi_article_details_50570439]: https://blog.csdn.net/OnlyQi/article/details/50570439
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