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2021-07-16
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seata基础

Seata框架是一个业务层的XA（两阶段提交）解决方案。在理解Seata分布式事务机制前，我们先回顾一下数据库层面的XA方案。

# 1. MySQL XA方案

MySQL从5.7开始加入了分布式事务的支持。MySQL XA中拥有两种角色：

  • RM（Resource Manager）：用于直接执行本地事务的提交和回滚。在分布式集群中，一台MySQL服务器就是一个RM。
  • TM（Transaction Manager）：TM是分布式事务的核心管理者。事务管理器与每个RM进行通信，协调并完成分布式事务的处理。发起一个分布式事务的MySQL客户端就是一个TM。

XA的两阶段提交分为Prepare阶段和Commit阶段，过程如下：

  1. 阶段一为准备（prepare）阶段。即所有的RM锁住需要的资源，在本地执行这个事务（执行sql，写redo/undo log等），但不提交，然后向Transaction Manager报告已准备就绪。
  2. 阶段二为提交阶段（commit）。当Transaction Manager确认所有参与者都ready后，向所有参与者发送commit命令。

如下图所示：

img

MySQL XA拥有严重的性能问题。一个数据库的事务和多个数据库间的XA事务性能对比可发现，性能差10倍左右。另外，XA过程中会长时间的占用资源（加锁）直到两阶段提交完成才释放资源。

# 2. Seata

# Seata术语

# TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者

维护全局和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。

# TM (Transaction Manager) - 事务管理器

定义全局事务的范围：开始全局事务、提交或回滚全局事务。

# RM (Resource Manager) - 资源管理器

管理分支事务处理的资源，与TC交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态，并驱动分支事务提交或回滚。

# Transaction ID(XID)

全局唯一的事务id

其中，TM是一个分布式事务的发起者和终结者，TC负责维护分布式事务的运行状态，而RM则负责本地事务的运行。如下图所示：

img

# 分布式事务在Seata中的执行流程：

  1. image-20210720120643218

类比： tm事务管理器，相当于班主任，tc事务协调器，相当于授课老师。rm 资源管理器，相当于学生。

第一步：班主任tm跟tc授课老师协商开网课， 并创建了一个网课教室xid;

第二步：网课教室xid在同学群里面传播

第三步：同学RM进入房间（注册），可以与授课老师tc进行互动，tc也可以踢掉rm

第四步：班主任tm根据进入房间学生情况，点名签到

第五步：授课老师tc上课

# seata-server安装

下载地址：下载中心 (seata.io) (opens new window)

# 1、修改配置： file.conf registry.conf

修改store为db,并配置好数据库连接信息； 注册中心和配置中心填nacos， 设置好命名空间（可选）

registry.conf ：注册中心

# 2、server端建立数据库： seata

建表语句： seata/mysql.sql at develop · seata/seata (github.com) (opens new window)

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `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`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

-- the table to store BranchSession data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `branch_table`
(
    `branch_id`         BIGINT       NOT NULL,
    `xid`               VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`    BIGINT,
    `resource_group_id` VARCHAR(32),
    `resource_id`       VARCHAR(256),
    `branch_type`       VARCHAR(8),
    `status`            TINYINT,
    `client_id`         VARCHAR(64),
    `application_data`  VARCHAR(2000),
    `gmt_create`        DATETIME(6),
    `gmt_modified`      DATETIME(6),
    PRIMARY KEY (`branch_id`),
    KEY `idx_xid` (`xid`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

-- the table to store lock data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `lock_table`
(
    `row_key`        VARCHAR(128) NOT NULL,
    `xid`            VARCHAR(128),
    `transaction_id` BIGINT,
    `branch_id`      BIGINT       NOT NULL,
    `resource_id`    VARCHAR(256),
    `table_name`     VARCHAR(32),
    `pk`             VARCHAR(36),
    `gmt_create`     DATETIME,
    `gmt_modified`   DATETIME,
    PRIMARY KEY (`row_key`),
    KEY `idx_branch_id` (`branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;
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# client端项目里面建回滚日志表

seata/mysql.sql at develop · seata/seata (github.com) (opens new window)

-- for AT mode you must to init this sql for you business database. the seata server not need it.
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log`
(
    `branch_id`     BIGINT       NOT NULL COMMENT 'branch transaction id',
    `xid`           VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'global transaction id',
    `context`       VARCHAR(128) NOT NULL COMMENT 'undo_log context,such as serialization',
    `rollback_info` LONGBLOB     NOT NULL COMMENT 'rollback info',
    `log_status`    INT(11)      NOT NULL COMMENT '0:normal status,1:defense status',
    `log_created`   DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'create datetime',
    `log_modified`  DATETIME(6)  NOT NULL COMMENT 'modify datetime',
    UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`, `branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  AUTO_INCREMENT = 1
  DEFAULT CHARSET = utf8 COMMENT ='AT transaction mode undo table';
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# 3、server端将配置写入nacos，见seata源码

  • client

存放client端sql脚本 (包含 undo_log表) ，参数配置

  • server

server端数据库脚本 (包含 lock_table、branch_table 与 global_table) 及各个容器配置

  • config-center

各个配置中心参数导入脚本，config.txt(包含server和client，原名nacos-config.txt)为通用参数文件

先启动nacos，在里面新建命名空间，得到命名空间的uuid

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

sh nacos/nacos-config.sh -h localhost -p 8848 -g SEATA_GROUP -t 2ffa1922-c96c-4062-8752-6f2d4f240f9a
sh nacos/nacos-config.sh -h localhost -p 8848 -g SEATA_GROUP -t 85e0f359-7181-4ba8-b8e9-b343be5c38a0
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-t 指定命名空间的uuid

在windows中可以使用git命令行工具执行sh文件，不过要修改里面的源码，指定config.txt加载的位置，去掉$(dirname "$PWD")/即可

精简版config.txt

service.vgroupMapping.zxp-system-group=default
service.vgroupMapping.cloud-api-order_tx_group=default
store.mode=db
store.db.datasource=druid
store.db.dbType=mysql
store.db.driverClassName=com.mysql.cj.jdbc.Driver
store.db.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?rewriteBatchedStatements=true&serverTimezone=Asia/Shanghai&useUnicode=true&characterEncoding=utf8
store.db.user=root
store.db.password=123456
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
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4、先启动nacos，再启动seata-server

4、项目中使用seata

image-20210721105721030

参考项目：

seata: - 讲解分布式事务的解决方案； - 介绍 Alibaba Seata 分布式事务中间件； - 分析 Seata 的 AT 模式实现原理。 (gitee.com) (opens new window)

seata-samples/springcloud-jpa-seata at master · seata/seata-samples (github.com) (opens new window)

# 2.1 为什么Seata在第一阶段就直接提交了分支事务？

Seata能够在第一阶段直接提交事务，是因为Seata框架为每一个RM维护了一张UNDO_LOG表（这张表需要客户端自行创建），其中保存了每一次本地事务的回滚数据。因此，二阶段的回滚并不依赖于本地数据库事务的回滚，而是RM直接读取这张UNDO_LOG表，并将数据库中的数据更新为UNDO_LOG中存储的历史数据。

如果第二阶段是提交命令，那么RM事实上并不会对数据进行提交（因为一阶段已经提交了），而实发起一个异步请求删除UNDO_LOG中关于本事务的记录。

由于Seata一阶段直接提交了本地事务，因此会造成隔离性问题，因此Seata的默认隔离级别为Read Uncommitted。然而Seata也支持Read Committed的隔离级别，我们会在下文中介绍如何实现。

# 2.2 Seata执行流程

下面是一个Seata中一个分布式事务执行的详细过程：

  1. 首先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。
  2. XID 在微服务调用链路的上下文中传播。
  3. RM 开始执行这个分支事务，RM首先解析这条SQL语句，生成对应的UNDO_LOG记录。下面是一条UNDO_LOG中的记录：
{
    "branchId": 641789253,
    "undoItems": [{
        "afterImage": {
            "rows": [{
                "fields": [{
                    "name": "id",
                    "type": 4,
                    "value": 1
                }, {
                    "name": "name",
                    "type": 12,
                    "value": "GTS"
                }, {
                    "name": "since",
                    "type": 12,
                    "value": "2014"
                }]
            }],
            "tableName": "product"
        },
        "beforeImage": {
            "rows": [{
                "fields": [{
                    "name": "id",
                    "type": 4,
                    "value": 1
                }, {
                    "name": "name",
                    "type": 12,
                    "value": "TXC"
                }, {
                    "name": "since",
                    "type": 12,
                    "value": "2014"
                }]
            }],
            "tableName": "product"
        },
        "sqlType": "UPDATE"
    }],
    "xid": "xid:xxx"
}
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可以看到，UNDO_LOG表中记录了分支ID，全局事务ID，以及事务执行的redo和undo数据以供二阶段恢复。

  1. RM在同一个本地事务中执行业务SQL和UNDO_LOG数据的插入。在提交这个本地事务前，RM会向TC申请关于这条记录的全局锁。如果申请不到，则说明有其他事务也在对这条记录进行操作，因此它会在一段时间内重试，重试失败则回滚本地事务，并向TC汇报本地事务执行失败。如下图所示：

img

Seata执行流程.PNG

  1. RM在事务提交前，申请到了相关记录的全局锁，因此直接提交本地事务，并向TC汇报本地事务执行成功。此时全局锁并没有释放，全局锁的释放取决于二阶段是提交命令还是回滚命令。
  2. TC根据所有的分支事务执行结果，向RM下发提交或回滚命令。
  3. RM如果收到TC的提交命令，首先立即释放相关记录的全局锁，然后把提交请求放入一个异步任务的队列中，马上返回提交成功的结果给 TC。异步队列中的提交请求真正执行时，只是删除相应 UNDO LOG 记录而已。

img

  1. RM如果收到TC的回滚命令，则会开启一个本地事务，通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。将 UNDO LOG 中的后镜与当前数据进行比较，如果有不同，说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改。这种情况，需要根据配置策略来做处理。否则，根据 UNDO LOG 中的前镜像和业务 SQL 的相关信息生成并执行回滚的语句并执行，然后提交本地事务达到回滚的目的，最后释放相关记录的全局锁。

img

# 2.3 Seata隔离级别

Seata由于一阶段RM自动提交本地事务的原因，默认隔离级别为Read Uncommitted。如果希望隔离级别为Read Committed，那么可以使用SELECT...FOR UPDATE语句。Seata引擎重写了SELECT...FOR UPDATE语句执行逻辑，SELECT...FOR UPDATE 语句的执行会申请 全局锁 ，如果 全局锁 被其他事务持有，则释放本地锁（回滚 SELECT...FOR UPDATE 语句的本地执行）并重试。这个过程中，查询是被 block 住的，直到 全局锁 拿到，即读取的相关数据是已提交的才返回。

img

SELECT FOR UPDATE.PNG

出于总体性能上的考虑，Seata 目前的方案并没有对所有 SELECT 语句都进行代理，仅针对 FOR UPDATE 的 SELECT 语句。

# 3. Seata支持的模式

上文中我们提到的Seata流程只是Seata支持的一种分布式事务模式，称为AT模式。它依赖于RM拥有本地数据库事务的能力，对于客户业务无侵入性。如图所示：

img

AT.PNG

AT模式中业务逻辑不需要关注事务机制，分支与全局事务的交互过程自动进行。

另外，Seata还支持MT模式。MT模式本质上是一种TCC方案，业务逻辑需要被拆分为 Prepare/Commit/Rollback 3 部分，形成一个 MT 分支，加入全局事务。如图所示：

img

MT.PNG

MT 模式一方面是 AT 模式的补充。另外，更重要的价值在于，通过 MT 模式可以把众多非事务性资源纳入全局事务的管理中。

# 4. XA和Seata AT的对比

img

XA和Seata.PNG

注：Seata的曾用名为FESCAR。

如图所示，XA 方案的 RM 实际上是在数据库层，RM 本质上就是数据库自身（通过提供支持 XA 的驱动程序来供应用使用）。而 Seata 的 RM 是以二方包的形式作为中间件层部署在应用程序这一侧的，不依赖与数据库本身对协议的支持，当然也不需要数据库支持 XA 协议。这点对于微服务化的架构来说是非常重要的：应用层不需要为本地事务和分布式事务两类不同场景来适配两套不同的数据库驱动。

另外，**XA方案无论 Phase2 的决议是 commit 还是 rollback，事务性资源的锁都要保持到 Phase2 完成才释放。而对于Seata，将锁分为了本地锁和全局锁，本地锁由本地事务管理，在分支事务Phase1结束时就直接释放。而全局锁由TC管理，在决议 Phase2 全局提交时，全局锁马上可以释放。**只有在决议全局回滚的情况下，全局锁 才被持有至分支的 Phase2 结束。因此，Seata对于资源的占用时间要少的多。对比如下图所示：

img

XA锁资源.PNG

img

# 5、整合微服务

1）、为每个微服务创建undo_log表

2）、安装事务协调器seata-server

3）、整合

1、导入依赖

2、解压并启动seata-server：

  •      registry.conf:注册中心配置    修改 registry ： nacos，配置中心默认是用的文件，即file.conf

3、所有想要用到分布式事务的微服务使用seata DataSourceProxy 代理自己的数据源

/**
 * seata配置， 配置代理数据源
 * @author zxp
 * @date 2021/7/21 17:38
 */
@Configuration
public class MySeataConfig {

    @Autowired
    DataSourceProperties dataSourceProperties;

    /**
     * 参考源码：DataSourceConfiguration
     * @return
     */
    @Bean
    public DataSource dataSourceProxy(){
        HikariDataSource dataSource =dataSourceProperties.initializeDataSourceBuilder().type(HikariDataSource.class).build();
        if (StringUtils.hasText(dataSourceProperties.getName())) {
            dataSource.setPoolName(dataSourceProperties.getName());
        }
        // 生成seata数据源代码
        return new DataSourceProxy(dataSource);
    }
}
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4、每个微服务，都必须导入 registry.conf file.conf

5、启动测试分布式事务

6、给分布式大事务的入口标注@GlobalTransactional

7、每一个远程的小事务用@Trabsactional

* Seata控制分布式事务
*  1）、每一个微服务必须创建undo_Log
*  2）、安装事务协调器：seate-server
*  3）、整合
*      1、导入依赖
*      2、解压并启动seata-server：
*          registry.conf:注册中心配置    修改 registry ： nacos
*      3、所有想要用到分布式事务的微服务使用seata DataSourceProxy 代理自己的数据源
*      4、每个微服务，都必须导入   registry.conf   file.conf
*          vgroup_mapping.{application.name}-fescar-server-group = "default"
*      5、启动测试分布式事务
*      6、给分布式大事务的入口标注@GlobalTransactional
*      7、每一个远程的小事务用@Trabsactional
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# 参考文章

Seata中文站 (opens new window)

# 视频

【黑马】分布式事务解决方案专题_哔哩哔哩_bilibili (opens new window)

zipkin基础
seata整合springboot项目

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