Seata

Seata：分布式事务解决方案

一、核心功能

1. 事务模式支持

   • AT模式（自动事务）：
     通过代理数据源自动生成回滚日志，实现零代码入侵。适用于大多数业务场景，但对数据持有全局锁（引用[4]）。
     示例：@GlobalTransactional注解开启分布式事务
   • TCC模式（手动事务）：
     需实现Try/Confirm/Cancel三阶段接口，性能更高但需手动编码。Confirm操作必须保证幂等性（引用[5]）。
     配置示例（引用[3]）：

     <bean class="io.seata.spring.annotation.GlobalTransactionScanner">
         <constructor-arg value="tcc-sample"/>
         <constructor-arg value="my_test_tx_group"/>
     </bean>
     

2. 服务治理集成
   支持Nacos、Zookeeper、Eureka、Consul等注册中心，实现服务发现与负载均衡（引用[2]）。

3. 高可用架构

   • 事务协调器（TC）：核心组件，负责全局事务的提交/回滚（引用[1]）。
   • 支持集群部署，通过注册中心实现节点动态管理。

二、使用指南

1. 快速接入步骤

   graph LR
   A[引入依赖] --> B[配置注册中心]
   B --> C[添加数据源代理]
   C --> D[使用@GlobalTransactional]
   

   • 依赖配置：Java项目添加seata-spring-boot-starter
   • 关键配置项：

     seata.tx-service-group=my_tx_group
     seata.registry.type=nacos
     

2. 多语言支持

   • Go语言：通过seata-golang实现分布式事务（引用[4]）。
   • 跨语言方案：基于HTTP API或gRPC协议集成。

三、最新动态（2023-2024）

1. 云原生适配

   • 支持Kubernetes Operator实现自动化部署
   • 集成Service Mesh（如Istio）

2. 性能优化

   • AT模式全局锁优化（减少锁持有时间）
   • 支持Redis作为事务日志存储

3. 生态扩展

   • 新增对Sofa注册中心的官方支持（引用[2]）
   • 增强与Apache Dubbo 3.x的兼容性

思维导图

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Seata 技术原理详解

一、核心架构与组件

1. 核心组件功能：

   • TC (Transaction Coordinator)：
     全局事务协调器，维护全局事务状态（GlobalSession）和分支事务状态（BranchSession）。
     数据结构：

     class GlobalSession {
         String xid; // 全局事务ID
         int status; // 状态：Begin, Committing, Rollbacking
         List<BranchSession> branches; // 分支事务集合
     }
     

   • TM (Transaction Manager)：
     定义事务边界，通过@GlobalTransactional发起全局事务，生成全局唯一XID。
   • RM (Resource Manager)：
     管理分支事务，拦截SQL生成回滚日志（AT模式），实现本地资源与TC的通信。

2. 数据流转：

   [TM] -- 开启事务 --> [TC] 
   [RM] -- 注册分支事务 --> [TC] 
   [TC] -- 提交/回滚指令 --> [RM]
   

二、关键技术原理

1. AT模式（Auto Transaction）：

   • 两阶段提交算法：
   • 全局锁机制：
     通过TC维护branch_table（分支事务表）和lock_table（全局锁表），防止脏写。
     伪代码：

     // 检查全局锁
     boolean lock = checkLock(branchSession); 
     if (!lock) throw new LockConflictException();
     

2. TCC模式（Try-Confirm-Cancel）：

   • 三阶段算法：
     $$\text{Try}\to \{\begin{array}{ll}\text{Confirm}& \text{if }\sum \text{Try}=\text{success}\\ \text{Cancel}& \text{otherwise}\end{array}$$
   • 幂等性设计：
     通过tcc_fence_log表记录状态，确保Confirm/Cancel只执行一次。

3. 关键数据结构：

   • undo_log表（AT模式核心）：

     字段	说明
     branch_id	分支事务ID
     xid	全局事务ID
     rollback_info	回滚SQL的JSON数据
     log_status	状态（0-正常，1-已回滚）

三、优缺点分析

优点	挑战
1. AT模式零代码入侵	1. AT模式全局锁可能成性能瓶颈
2. 支持多语言（Java/Go等）	2. TCC模式需业务改造
3. 高可用架构（TC集群部署）	3. 跨网络调用增加延迟
4. 兼容主流注册中心（Nacos等）	4. 热点数据并发冲突需特殊处理

四、Java代码示例（AT模式）

// 订单服务
@GlobalTransactional(name = "createOrder", timeoutMills = 60000)
public void createOrder(Order order) {
    // 1. 本地事务：创建订单
    orderMapper.insert(order); // RM自动生成undo_log
    
    // 2. 远程调用：扣减库存
    storageFeignService.deduct(order.getProductId(), order.getCount());
    
    // 若此处抛出异常，Seata自动触发全局回滚
}

// 库存服务
@Transactional
public void deduct(String productId, int count) {
    // 本地事务：扣减库存
    storageMapper.updateStock(productId, count); 
    // RM拦截SQL生成回滚SQL：UPDATE stock SET count=count+? WHERE id=?
}

五、最佳实践

1. AT模式适用场景：

   • 标准CRUD操作
   • 低并发热点数据
   • 需要快速接入的项目

2. 性能优化建议：

   # 减小锁等待时间
   seata.client.lock.retryInterval=10ms
   seata.client.lock.retryTimes=3
   # 使用Redis存储事务日志
   seata.server.session.storeMode=redis
   

关键技术点总结：

1. AT模式通过SQL解析+undo_log实现自动回滚
2. 全局事务ID(XID)贯穿整个调用链
3. TC通过两阶段提交+全局锁保证强一致性
4. 回滚机制依赖前置镜像（before image）和后置镜像（after image）

思维导图

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Seata分布式事务机制深度解析

一、AT模式脏读问题解决方案

核心原理：全局锁机制 + 读隔离级别

1. 全局锁实现：

   • 更新数据前，RM向TC申请全局锁
   • 未获锁的事务会被阻塞或失败（默认等待重试）
   • 关键数据结构：

     class LockTable {
         Map<String, LockOwner> locks; // key: 行主键
     }
     class LockOwner {
         String xid; // 全局事务ID
         Long branchId; // 分支事务ID
     }
     

2. 读隔离级别：

   • 默认Read Committed：读取最新已提交数据
   • 升级Read Uncommitted：配置@GlobalTransactional(readOnly = true)
   • 快照读实现：

     // 数据源代理拦截查询
     public class SelectExecutor {
         public Object execute() {
             if (hasGlobalLock()) { // 检查全局锁
                 return queryCurrentData(); // 读最新数据
             } else {
                 return queryUndoLog(); // 读undo_log前镜像
             }
         }
     }
     

   • 通过undo_log表的前镜像（before image）提供一致性视图

二、TCC模式幂等性设计

核心方案：防悬挂控制表 + 状态机

1. 幂等性保障：

   • 创建tcc_fence_log表记录事务状态：

     字段	类型	说明
     xid	VARCHAR(128)	全局事务ID
     branch_id	BIGINT	分支事务ID
     status	TINYINT	状态(1-Try,2-Confirm,3-Cancel)
     gmt_create	DATETIME	创建时间

2. 代码实现：

   @Service
   public class InventoryTccServiceImpl {
       // TCC防悬挂检查
       @Transactional
       public boolean deduct(String xid, Long branchId, int count) {
           // 检查防悬挂记录
           if (tccFenceDao.isExist(xid, branchId)) {
               return true; // 幂等返回
           }
           
           // 执行业务Try逻辑
           int affected = inventoryDao.freezeStock(itemId, count);
           if (affected == 0) {
               throw new RuntimeException("库存不足");
           }
           
           // 插入防悬挂记录
           tccFenceDao.insert(xid, branchId, TccStatus.TRY);
       }
       
       // Confirm幂等实现
       @Transactional
       public boolean confirm(String xid, Long branchId) {
           if (tccFenceDao.getStatus(xid, branchId) != TccStatus.TRY) {
               return true; // 已处理过
           }
           
           // 执行业务逻辑
           inventoryDao.reduceFrozenStock(itemId, count);
           
           // 更新状态
           tccFenceDao.updateStatus(xid, branchId, TccStatus.CONFIRM);
       }
       
       // Cancel幂等实现（类似Confirm）
       @Transactional
       public boolean cancel(String xid, Long branchId) {
           // 状态检查...
           inventoryDao.releaseFrozenStock(itemId, count);
           tccFenceDao.updateStatus(xid, branchId, TccStatus.CANCEL);
       }
   }
   

三、RocketMQ事务消息整合

实现原理：二阶段提交 + 消息状态回查

关键集成点：

1. 事务监听器：

   public class OrderTransactionListener implements TransactionListener {
       @Override
       public LocalTransactionState execute(Message msg, Object arg) {
           // 开启Seata事务
           GlobalTransaction tx = GlobalTransactionContext.begin(); 
           try {
               // 执行业务操作
               orderService.createOrder(parseOrder(msg));
               return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
           } catch (Exception e) {
               tx.rollback();
               return LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE;
           }
       }
       
       // 回查机制（Seata TC提供状态查询API）
       public LocalTransactionState check(MessageExt msg) {
           String xid = msg.getUserProperty("SEATA_XID");
           GlobalStatus status = DefaultTransactionManager.get(xid);
           return status == GlobalStatus.Committed ? 
                  LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE : 
                  LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE;
       }
   }
   

四、Metrics监控实现

监控体系：

1. 关键指标：

   • 事务成功率：seata.transaction.success.rate
   • TPS：seata.transaction.count
   • 平均耗时：seata.transaction.avg.time

2. 配置步骤：

   # file.conf
   metrics {
     enabled = true
     registryType = "compact"
     exporterList = "prometheus"
     exporterPrometheusPort = 9898
   }
   

   Prometheus抓取配置：

   scrape_configs:
     - job_name: 'seata'
       static_configs:
         - targets: ['seata-tc:9898']
   

3. Grafana看板：

   • 官方提供标准仪表盘模板
   • 核心面板：
     • 全局事务成功率
     • 分支事务TP99耗时
     • 全局锁竞争次数

五、Kubernetes高可用方案

架构实现：

1. 核心配置：

   # StatefulSet配置
   kind: StatefulSet
   spec:
     serviceName: "seata-tc"
     replicas: 3
     template:
       spec:
         containers:
           - name: seata-server
             env:
               - name: SEATA_IP
                 valueFrom: {fieldRef: {fieldPath: status.podIP}}
             args: ["-h", "$(SEATA_IP)"]
   

2. 高可用要点：

   • 存储层：使用云原生数据库（如TiDB）或MySQL集群
   • 服务发现：集成Nacos集群
   • 配置中心：Nacos Config统一管理配置
   • 负载均衡：K8s Service实现负载均衡

六、AT模式与TCC模式对比

维度	AT模式	TCC模式
实现原理	基于SQL解析+undo_log回滚	业务补偿+三阶段提交
侵入性	低（数据源代理）	高（需实现Try/Confirm/Cancel）
性能	中（两阶段提交）	高（无全局锁）
一致性	强一致性	最终一致性
适用场景	标准CRUD操作	高并发、复杂业务逻辑
锁机制	全局锁（可能死锁）	无锁
回滚能力	自动生成回滚SQL	需手动实现回滚逻辑

七、Nacos集成配置

1. TC端配置（registry.conf）：

   registry {
     type = "nacos"
     nacos {
       application = "seata-server"
       serverAddr = "127.0.0.1:8848"
       namespace = "public"
       cluster = "default"
     }
   }
   

2. 客户端配置（application.yml）：

   seata:
     registry:
       type: nacos
       nacos:
         server-addr: 127.0.0.1:8848
         namespace: public
         group: SEATA_GROUP
     config:
       type: nacos
       nacos:
         server-addr: 127.0.0.1:8848
         namespace: public
         group: SEATA_GROUP
     tx-service-group: my_tx_group
   

八、全局锁性能优化

1. 优化策略：

2. 具体措施：

   • 调整锁超时参数：

     # 客户端配置
     client.lock.retryInterval=10
     client.lock.retryTimes=3
     

   • 使用Redis存储锁（需修改存储模式）：

     store.mode=redis
     

   • 热点数据并发控制：

     @GlobalLock // 使用本地锁代替全局锁
     public void updateHotspotData() {
         // 业务逻辑
     }
     

九、数据源代理原理

实现机制：

public class DataSourceProxy extends AbstractDataSource {
    private final DataSource targetDataSource;

    // 创建代理连接
    public Connection getConnection() throws SQLException {
        return new ConnectionProxy(targetDataSource.getConnection());
    }
    
    // SQL拦截
    private class ConnectionProxy {
        public PreparedStatement prepareStatement(String sql) {
            // SQL解析
            SQLRecognizer recognizer = SQLVisitorFactory.get(sql);
            
            // 生成前置镜像
            if (recognizer.isUpdate()) {
                TableRecords beforeImage = queryBeforeImage(recognizer);
            }
            
            // 执行原始SQL
            PreparedStatement stmt = target.prepareStatement(sql);
            
            // 生成后置镜像
            if (recognizer.isUpdate()) {
                TableRecords afterImage = queryAfterImage(recognizer);
                // 生成undo_log
                UndoLogManager.save(beforeImage, afterImage);
            }
            return stmt;
        }
    }
}

十、Spring Cloud Alibaba集成

关键配置：

spring:
  cloud:
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group: my_seata_tx_group
        enabled: true
        enable-auto-data-source-proxy: true # 自动代理数据源
        disable-global-transaction: false

注意事项：

1. 版本兼容性：确保Spring Cloud Alibaba、Seata、Nacos版本匹配
2. 数据源代理冲突：

   @SpringBootApplication(exclude = DataSourceAutoConfiguration.class)
   public class App {
       @Bean
       @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource")
       public DataSource dataSource() {
           return new DruidDataSource();
       }
       
       // 手动创建代理
       @Bean
       public DataSourceProxy dataSourceProxy(DataSource dataSource) {
           return new DataSourceProxy(dataSource);
       }
   }
   

3. Feign调用事务传播：
   • 通过拦截器传递XID：

     public class SeataFeignInterceptor implements RequestInterceptor {
         public void apply(RequestTemplate template) {
             String xid = RootContext.getXID();
             template.header("TX_XID", xid);
         }
     }
     

十一、多语言支持

语言	支持情况	项目地址
Java	官方完整支持	seata/seata
Go	社区支持	seata/seata-go
Python	实验性支持	opensearch-project/sql
C++	无官方支持	-
多语言接入	HTTP API	通过RESTful接口与TC交互

思维导图