分布式事务框架Seata

1 原理

1.1 什么是Seata

Seata是由阿里中间件团队发起的开源项目 Fescar，后更名为Seata，它是一个是开源的分布式事务框架。

传统2PC的问题在Seata中得到了解决，它通过对本地关系数据库的分支事务的协调来驱动完成全局事务，是工作在应用层的中间件。主要优点是性能较好，且不长时间占用连接资源，它以高效并且对业务0侵入的方式解决微服务场景下面临的分布式事务问题，它目前提供AT模式(即2PC)及TCC模式的分布式事务解决方案。

1.2 Seata的设计思想

Seata的设计目标其一是对业务无侵入，因此从业务无侵入的2PC方案着手，在传统2PC的基础上演进，并解决2PC方案面临的问题。

Seata把一个分布式事务理解成一个包含了若干分支事务的全局事务。全局事务的职责是协调其下管辖的分支事务达成一致，要么一起成功提交，要么一起失败回滚。此外，通常分支事务本身就是一个关系数据库的本地事务，下图是全局事务与分支事务的关系图：

与 传统2PC 的模型类似，Seata定义了3个组件来协议分布式事务的处理过程：

Transaction Coordinator (TC)： 事务协调器，它是独立的中间件，需要独立部署运行，它维护全局事务的运行状态，接收TM指令发起全局事务的提交与回滚，负责与RM通信协调各各分支事务的提交或回滚。

Transaction Manager ™： 事务管理器，TM需要嵌入应用程序中工作，它负责开启一个全局事务，并最终向TC发起全局提交或全局回滚的指令。

Resource Manager (RM)： 控制分支事务，负责分支注册、状态汇报，并接收事务协调器TC的指令，驱动分支（本地）事务的提交和回滚。

拿新用户注册送积分举例Seata的分布式事务过程：

具体的执行流程如下：

1. 用户服务的 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. 用户服务的 RM 向 TC 注册 分支事务，该分支事务在用户服务执行新增用户逻辑，并将其纳入 XID 对应全局事务的管辖。
3. 用户服务执行分支事务，向用户表插入一条记录。
4. 逻辑执行到远程调用积分服务时(XID 在微服务调用链路的上下文中传播)。积分服务的RM 向 TC 注册分支事务，该分支事务执行增加积分的逻辑，并将其纳入 XID 对应全局事务的管辖。
5. 积分服务执行分支事务，向积分记录表插入一条记录，执行完毕后，返回用户服务。
6. 用户服务分支事务执行完毕。
7. TM 向 TC 发起针对 XID 的全局提交或回滚决议。
8. TC 调度 XID 下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求。

1.3 Seata执行流程

本示例通过Seata中间件实现分布式事务，模拟两个账户的转账交易过程。

两个账户在三个不同的银行(张三在bank1、李四在bank2)，bank1和bank2是两个个微服务。交易过程是，张三给李四转账指定金额。

上述交易步骤，要么一起成功，要么一起失败，必须是一个整体性的事务。

1、正常提交流程

2、回滚流程

回滚流程省略前的RM注册过程。

@FeignClient(name = "bank1", url = "http://localhost:8081")
public interface Bank1Client {
    @PostMapping("/bank1/deduct")
    ResponseEntity<String> deduct(@RequestParam Long userId, @RequestParam BigDecimal amount);
}

@FeignClient(name = "bank2", url = "http://localhost:8082")
public interface Bank2Client {
    @PostMapping("/bank2/credit")
    ResponseEntity<String> credit(@RequestParam Long userId, @RequestParam BigDecimal amount);
}

@Service
public class TransactionService {
    @Autowired
    private Bank1Client bank1Client;

    @Autowired
    private Bank2Client bank2Client;

    @GlobalTransactional
    public ResponseEntity<String> transfer(Long fromUserId, Long toUserId, BigDecimal amount) {
        ResponseEntity<String> deductResponse = bank1Client.deduct(fromUserId, amount);
        if (!deductResponse.getStatusCode().is2xxSuccessful()) {
            throw new RuntimeException("Deduction failed");
        }

        ResponseEntity<String> creditResponse = bank2Client.credit(toUserId, amount);
        if (!creditResponse.getStatusCode().is2xxSuccessful()) {
            throw new RuntimeException("Credit failed");
        }

        return ResponseEntity.ok("Transfer successful");
    }
}

@RestController
@RequestMapping("/transaction")
public class TransactionController {
    @Autowired
    private TransactionService transactionService;

    @PostMapping("/transfer")
    public ResponseEntity<String> transfer(@RequestParam Long fromUserId, @RequestParam Long toUserId, @RequestParam BigDecimal amount) {
        return transactionService.transfer(fromUserId, toUserId, amount);
    }
}

1.4 Seata实现2PC要点

1、全局事务开始使用 @GlobalTransactional标识 。

2、每个本地事务方案仍然使用@Transactional标识。

3、每个数据都需要创建undo_log表，此表是seata保证本地事务一致性的关键。