【分布式理论11】分布式协同之分布式事务（一个应用操作多个资源）：从刚性事务到柔性事务的演进

之前我们了解分布式系统中的互斥问题及其解决方案（分布式锁）。互斥问题讨论的是多个进程对同一个临界资源进行操作的问题，而本文将要讨论的是同一个进程对多个临界资源进行操作的问题。

一. 什么是分布式事务？

简单来说，分布式事务就是跨多个独立的资源（比如数据库）进行的事务。

举个例子，假设一个银行系统需要处理一次转账操作：从A账户转出100元分别到B账户30元、C账户70元。这种操作不仅仅涉及到一个数据库，而是涉及多个资源（A账户、B账户、C账户）。这个转账操作要么完全成功，所有的账户变动都要完成；要么完全失败，没有任何账户被修改。类似这样的跨多个资源的事务，我们称之为分布式事务。

 

二. 分布式事务的挑战

在分布式系统中，跨多个服务和数据库执行的事务面临以下几个挑战：

• 一致性问题：如何保证数据在多个系统中保持一致？
• 网络故障：网络不稳定可能导致事务执行失败，如何保证事务不会中途丢失或被错误提交？
• 并发冲突：多个服务之间并发执行的事务如何互不干扰？

为了处理这些挑战，分布式事务采用了不同的理论和技术框架来确保数据一致性、可用性和事务的正确性。

 

三. 事务的ACID特性

分布式事务的核心目标是保证事务的一致性和完整性，这与单体应用中的ACID特性密切相关。ACID是事务管理的基本要求，包含以下四个特性：

• 原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败，不能部分成功。
• 一致性（Consistency）：事务执行前后的数据一致，系统从一个一致性状态转变到另一个一致性状态。比如：从 A 账户转出 100元，B 账户中到账 30 元，C 账户中到账 70 元。完成这个事务操作以后，A 账户减少的钱数与 B、C 账户增加的钱数总和应该是一样的，都是 100 元。
• 隔离性（Isolation）：并发执行的事务互不干扰，每个事务对外界是隔离的。
• 持久性（Durability）：一旦事务提交，数据更改就会永久保存，即使系统崩溃也不丢失。

在单体架构中，ACID特性易于实现，但在分布式系统中，由于网络延迟、节点故障等问题，保证强一致性变得困难。此时，我们需要更灵活的解决方案。

 

四. CAP理论与BASE理论

1. CAP理论

1.1. 三大特性

在分布式系统中，由于网络和硬件的限制，无法同时保证一致性、可用性和分区容错性，这就是著名的CAP理论的核心思想。CAP理论提出，在一个分布式系统中，最多只能保证以下两个特性：

• 一致性（Consistency）࿱