学习笔记—微服务—技术栈实践(11)—基于Seata的分布式事务

最新推荐文章于 2025-03-21 10:20:23 发布

gagaducko

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分类专栏：微服务/Spring Cloud Alibaba 文章标签：学习笔记微服务分布式 spring cloud

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_34257208/article/details/142991021

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分布式事务一致性

在微服务架构中，系统被拆分为多个独立的服务，每个服务拥有自己的数据库。这种架构在带来灵活性和可扩展性的同时，也引入了新的问题，其中之一就是分布式事务。分布式事务是指一个业务操作需要跨多个服务和数据库才能完成，这时需要确保所有服务和数据库的操作要么全部成功，要么全部失败，以保持数据的一致性。

分布式事务所存在的挑战

分布式系统中的事务管理要比传统单体应用复杂得多。

首先，复杂网络和不可靠是一个问题。在分布式系统中，各个服务间通过网络通信，网络的不可靠性增加了事务的复杂性。

第二，数据一致性是一个问题。各个服务可能有不同的数据源和操作，如何保证所有服务中的数据保持一致是分布式事务的关键问题。

第三，隔离性又是一个问题。多个事务并发执行时，如何避免事务之间的冲突和数据不一致？

最后，还有一个问题是可用性，如何在保证事务一致性的同时，不影响系统的高可用性？

分布式事务常见解决方案

因此，分布式事务有多种常见的实现方式，包括：

两阶段提交协议（2PC）

第一阶段：协调者向所有参与者发出“准备”请求，各个参与者执行本地事务并锁定相关资源，但不提交。

第二阶段：如果所有参与者都准备好了，协调者发出“提交”请求，所有参与者提交本地事务；否则，发出“回滚”请求，所有参与者回滚本地事务。

缺点：2PC 的问题在于性能开销大，参与者锁定资源的时间较长，且存在单点故障风险（协调者故障）。

三阶段提交协议（3PC）

相比 2PC，3PC 引入了超时机制和中间阶段，进一步减少了单点故障问题，但依然有性能和复杂性问题。

TCC（Try-Confirm-Cancel）模式

Try 阶段：尝试执行业务操作并预留必要的资源。

Confirm 阶段：在所有服务的 Try 成功后，确认执行业务操作，真正提交事务。

Cancel 阶段：如果 Try 阶段失败，则执行补偿操作，释放预留资源。

优点：TCC 适合对事务有严格控制的业务场景，灵活性较高，但需要开发人员手动编写补偿逻辑。

除此之外，还有如本地消息表保证最终一致性、saga模式（把长事务分解为多个小事务，小事务执行后才会触发下一个小事务。如果某个事务失败，会调用相应的补偿事务来回滚已完成的事务。）等等。

Seata

Seata 是阿里巴巴开源的一款分布式事务解决方案，它旨在解决微服务架构下的分布式事务问题。Seata 提供了一种简单、有效的分布式事务解决方案，主要包括 AT（Automatic Transaction）、TCC、Saga 和 XA 四种模式，覆盖了从简单到复杂的分布式事务场景。

Seata的架构

Seata 的核心架构包括以下三个组件：

TM（Transaction Manager，事务管理器）：负责全局事务的开始、提交和回滚。

RM（Resource Manager，资源管理器）：负责管理本地事务和资源，与 TC 协调提交或回滚。

TC（Transaction Coordinator，事务协调器）：全局事务的协调者，维护事务状态，并驱动事务的提交或回滚。

在 Seata 中，AT 模式是其核心模式之一。它将 2PC 的复杂性隐藏起来，开发者只需要编写普通的业务逻辑，Seata 自动将 SQL 的操作转化为两阶段提交流程。

Seata 的四种模式

AT 模式类似于 2PC，它会自动生成回滚日志来支持分布式事务。适用于基于数据库的分布式事务场景，开发者不需要手动编写复杂的事务控制逻辑，系统会自动生成回滚日志并进行事务恢复。

TCC 是一种灵活的分布式事务模式，开发者需要为每个操作定义 Try、Confirm 和 Cancel 方法，用于分别执行事务尝试、确认和回滚。提供了高灵活性，适用于复杂的业务逻辑，但需要开发者编写大量自定义代码。

Seata 提供 Saga 模式的支持，适用于长事务场景，主要通过补偿机制来处理事务失败后的回滚。

XA是一种分布式事务协议，由 X/Open 标准定义，Seata 通过支持 XA 模式实现数据库级别的分布式事务。该模式适用于需要强一致性的场景，但性能相对较差，资源锁定时间长。

Seata的部署

首先，需要下载并启动seata，建议采用docker方式进行简单的部署。

docker pull seataio/seata-server
docker run -d --name seata-server -p 8091:8091 seataio/seata-server

docker logs seata-server
███████╗███████╗ █████╗ ████████╗ █████╗
██╔════╝██╔════╝██╔══██╗╚══██╔══╝██╔══██╗
███████╗█████╗  ███████║   ██║   ███████║
╚════██║██╔══╝  ██╔══██║   ██║   ██╔══██║
███████║███████╗██║  ██║   ██║   ██║  ██║
╚══════╝╚══════╝╚═╝  ╚═╝   ╚═╝   ╚═╝  ╚═╝


21:18:36.340  INFO --- [                     main] [ta.config.ConfigurationFactory] [                load]  [] : load Configuration from :Spring Configuration
21:18:36.355  INFO --- [                     main] [ta.config.ConfigurationFactory] [  buildConfiguration]  [] : load Configuration from :Spring Configuration
21:18:36.381  INFO --- [                     main] [seata.server.ServerApplication] [         logStarting]  [] : Starting ServerApplication using Java 1.8.0_342 on 7583cdde42ef with PID 1 (/seata-server/classes started by root in /seata-server)
21:18:36.382  INFO --- [                     main] [seata.server.ServerApplication] [ogStartupProfileInfo]  [] : No active profile set, falling back to 1 default profile: "default"
21:18:38.043  INFO --- [                     main] [mbedded.tomcat.TomcatWebServer] [          initialize]  [] : Tomcat initialized with port(s): 7091 (http)
21:18:38.088  INFO --- [                     main] [oyote.http11.Http11NioProtocol] [                 log]  [] : Initializing ProtocolHandler ["http-nio-7091"]
21:18:38.089  INFO --- [                     main] [.catalina.core.StandardService] [                 log]  [] : Starting service [Tomcat]
21:18:38.089  INFO --- [                     main] [e.catalina.core.StandardEngine] [                 log]  [] : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.62]
21:18:38.233  INFO --- [                     main] [rBase.[Tomcat].[localhost].[/]] [                 log]  [] : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
21:18:38.233  INFO --- [                     main] [letWebServerApplicationContext] [ebApplicationContext]  [] : Root WebApplicationContext: initialization completed in 1792 ms
21:18:39.043  INFO --- [                     main] [vlet.WelcomePageHandlerMapping] [              <init>]  [] : Adding welcome page: class path resource [static/index.html]
21:18:39.472  INFO --- [                     main] [oyote.http11.Http11NioProtocol] [                 log]  [] : Starting ProtocolHandler ["http-nio-7091"]
21:18:39.502  INFO --- [                     main] [mbedded.tomcat.TomcatWebServer] [               start]  [] : Tomcat started on port(s): 7091 (http) with context path ''
21:18:39.511  INFO --- [                     main] [seata.server.ServerApplication] [          logStarted]  [] : Started ServerApplication in 3.941 seconds (JVM running for 4.541)
21:18:39.846  INFO --- [                     main] [a.server.session.SessionHolder] [                init]  [] : use session store mode: file
21:18:39.868  INFO --- [                     main] [rver.lock.LockerManagerFactory] [                init]  [] : use lock store mode: file
21:18:39.988  INFO --- [                     main] [rpc.netty.NettyServerBootstrap] [               start]  [] : Server started, service listen port: 8091
21:18:40.013  INFO --- [                     main] [io.seata.server.ServerRunner  ] [                 run]  [] : 
 you can visit seata console UI on http://127.0.0.1:7091. 
 log path: /root/logs/seata.
21:18:40.013  INFO --- [                     main] [io.seata.server.ServerRunner  ] [                 run]  [] : seata server started in 500 millSeconds
OpenJDK 64-Bit Server VM warning: Cannot open file /root/logs/seata/seata_gc.log due to No such file or directory

接下来，对其进行配置：

# 创建配置文件目录
mkdir -p /home/docker_home/seata/seata-data
# 将容器内的默认配置文件拷贝出来
docker cp seata-server:/seata-server/resources /home/docker_home/seata/seata-data
# 删除容器
docker rm -f seata-server

而后，考虑到seata作为阿里巴巴开源的分布式解决方案，考虑直接将seata注册并配置到nacos上，首先按先下载官方的config.txt:https://github.com/apache/incubator-seata/tree/develop/script/config-center

这里，采用MySQL方式进行配置如下：

#Transaction storage configuration, only for the server. The file, db, and redis configuration values are optional.
store.mode=db
store.lock.mode=db
store.session.mode=db
#Used for password encryption
store.publicKey=

#These configurations are required if the `store mode` is `db`. If `store.mode,store.lock.mode,store.session.mode` are not equal to `db`, you can remove the configuration block.
store.db.datasource=druid
store.db.dbType=mysql
store.db.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
store.db.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?useUnicode=true&rewriteBatchedStatements=true
store.db.user=root
store.db.password=root
store.db.minConn=5
store.db.maxConn=30
store.db.globalTable=global_table
store.db.branchTable=branch_table
store.db.distributedLockTable=distributed_lock
store.db.queryLimit=100
store.db.lockTable=lock_table
store.db.maxWait=5000

将上述配置文件config.txt导入nacos，命名seata-server.properties。配置格式类型选择为properties。

在上面cp出来的文件中，找到resources/application.yml根据nacos的实际配置信息进行修改。

seata:
  config:
    # support: nacos, consul, apollo, zk, etcd3
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 192.168.186.1:8848
      username: nacos
      password: nacos
      namespace: 3bc00f76-05de-4fa5-bdbe-06c57ad5c31c
      data-id: seata-server.properties
  registry:
    # support: nacos, eureka, redis, zk, consul, etcd3, sofa
    type: nacos
    nacos:
      application: seata-server
      server-addr: 192.168.186.1:8848
      username: nacos
      password: nacos
      namespace: 3bc00f76-05de-4fa5-bdbe-06c57ad5c31c

而后去往https://github.com/apache/incubator-seata/tree/develop/script/server/db

下载mysql所需要的数据表。创建seata数据库，并导入sql

+------------------+
| Tables_in_seata  |
+------------------+
| branch_table     |
| distributed_lock |
| global_table     |
| lock_table       |
+------------------+
4 rows in set (0.00 sec)

global_table：全局事务表，每当有一个全局事务发起后，就会在该表中记录全局事务的ID

branch_table：分支事务表，记录每一个分支事务的ID，分支事务操作的哪个数据库等信息

lock_table：全局锁

distributed_lock：分布式锁

而后，重启seata:

docker run --name seata-server -d -p 8091:8091 -p 7091:7091 -v /home/docker_home/seata/seata-data/resources:/seata-server/resources  seataio/seata-server

打开seata界面localhost:7091

输入seata seata的用户名密码进入。由此，seata基于nacos和mysql的配置方式便部署完成了。另外，需要格外注意得是，每个参与分布式事务的数据库都需要加一张undo_log表。该表用于在分布式事务发生异常时执行回滚的依据

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;

seata的使用

seata配置完成后，接下来以AT模式和TCC模式为例分别展示seata对于分布式事务的处理。

示例的构造

于此，采用一个示例。即商品扣库存+用户账户扣款。

首先，先构造三张数据表，分别是product、account、order，即商品表、账户表和订单表。

CREATE TABLE product (
  id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(50),
  stock INT
);

CREATE TABLE account (
  id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  user_id BIGINT,
  balance DECIMAL(10, 2)
);

CREATE TABLE orders (
  id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  user_id BIGINT,
  product_id BIGINT,
  status VARCHAR(20)
);

在此基础上，设计实现三个简单的服务，即ProductService，用于扣减商品库存；AccountService，用于扣减用户账户余额；OrderService，用于订单并处理整个事务。

参见代码https://github.com/gagaducko/learning_demos/tree/main/seata-demo

其中，对于ProductService来说，扣减库存如下：

public void reduceStock(Long productId, int amount) {
    String sql = "UPDATE product SET stock = stock - ? WHERE id = ? AND stock >= ?";
    int updatedRows = jdbcTemplate.update(sql, amount, productId, amount);
    if (updatedRows == 0) {
        throw new RuntimeException("库存不足");
    }
}

对于AccountService来说，扣减账户余额如下：

public void debit(Long userId, BigDecimal amount) {
    String sql = "UPDATE account SET balance = balance - ? WHERE user_id =

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