分布式事务

项目中的下单业务整体流程如下：

由于订单、购物车、商品分别在三个不同的微服务，而每个微服务都有自己独立的数据库，因此下单过程中就会跨多个数据库完成业务。而每个微服务都会执行自己的本地事务：

交易服务：下单事务
购物车服务：清理购物车事务
库存服务：扣减库存事务

整个业务中，各个本地事务是有关联的。因此每个微服务的本地事务，也可以称为分支事务。多个有关联的分支事务一起就组成了全局事务。最终必须保证整个全局事务同时成功或失败

默认情况下，微服务之间的事务管理是独立的。也就是说，如果某个微服务模块发生了回滚，但此时其他微服务模块是无法知道的，并不会同时进行回滚操作

做一个测试，先进入购物车页面：

目前有4个购物车，然结算下单，进入订单结算页面：

然后将购物车中某个商品的库存修改为0：

然后，提交订单，最终因库存不足导致下单失败：

然后去查看购物车列表，发现购物车数据依然被清空了，并未回滚：

认识Seata

解决分布式事务的方案有很多，但实现起来都比较复杂，因此一般会使用开源的框架来解决分布式事务问题。在众多的开源分布式事务框架中，功能最完善、使用最多的就是阿里巴巴在2019年开源的Seata了。官网地址：Apache Seata

其实分布式事务产生的一个重要原因，就是参与事务的多个分支事务互相无感知，**不知道彼此的执行状态**。因此解决分布式事务的思想非常简单：

就是找一个统一的事务协调者，与多个分支事务通信，检测每个分支事务的执行状态，保证全局事务下的每一个分支事务同时成功或失败即可。大多数的分布式事务框架都是基于这个理论来实现的

Seata也不例外，在Seata的事务管理中有三个重要的角色：

TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者：维护全局和分支事务的状态，协调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，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

Seata的工作架构如图所示：

其中，TM和RM可以理解为Seata的客户端部分，引入到参与事务的微服务依赖中即可。将来TM和RM就会协助微服务，实现本地分支事务与TC之间交互，实现事务的提交或回滚

而TC服务则是事务协调中心，是一个独立的微服务，需要单独部署

TC部署

准备数据库表

Seata支持多种存储模式，但考虑到持久化的需要，一般选择基于数据库存储。执行课前资料提供的《seata-tc.sql》，导入数据库表：

准备配置文件

课前资料准备了一个seata目录，其中包含了seata运行时所需要的配置文件：

将整个seata文件夹拷贝到虚拟机的/root目录：

Docker部署

需要注意，要确保nacos、mysql都在hm-net网络中。如果某个容器不再hm-net网络，可以参考下面的命令将某容器加入指定网络：

1	docker network connect [网络名] [容器名]

在虚拟机的/root目录执行下面的命令：

docker run --name seata \
-p 8099:8099 \
-p 7099:7099 \
-e SEATA_IP=192.168.2.20 \
-v ./seata:/seata-server/resources \
--privileged=true \
--network hm-net \
-d \
seataio/seata-server:1.5.2

其中，SEATA_IP需要是宿主机的IP地址，否则后续无法连接到Seata服务

如果镜像下载困难，也可以把课前资料提供的镜像上传到虚拟机并加载：

Seata网页地址：http://192.168.2.20:7099

微服务集成Seata

参与分布式事务的每一个微服务都需要集成Seata，以trade-service为例

引入依赖

了方便各个微服务集成seata，还需要把seata配置共享到nacos，因此trade-service模块不仅仅要引入seata依赖，还要引入nacos依赖:

<!--统一配置管理-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
  </dependency>
  <!--读取bootstrap文件-->
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
  </dependency>
  <!--seata-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
  </dependency>

改造配置

首先在nacos上添加一个共享的seata配置，命名为shared-seata.yaml：

内容如下：

seata:
  registry: # TC服务注册中心的配置，微服务根据这些信息去注册中心获取tc服务地址
    type: nacos # 注册中心类型 nacos
    nacos:
      server-addr: 192.168.2.20:8848 # nacos地址
      namespace: "" # namespace，默认为空
      group: DEFAULT_GROUP # 分组，默认是DEFAULT_GROUP
      application: seata-server # seata服务名称
      username: nacos
      password: nacos
  tx-service-group: hmall # 事务组名称
  service:
    vgroup-mapping: # 事务组与tc集群的映射关系
      hmall: "default"

然后，改造trade-service模块，添加bootstrap.yaml：

内容如下：

spring:
  application:
    name: trade-service # 服务名称
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.2.20 # nacos地址
      config:
        file-extension: yaml # 文件后缀名
        shared-configs: # 共享配置
          - dataId: shared-jdbc.yaml # 共享mybatis配置
          - dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-swagger.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-seata.yaml # 共享seata配置

可以看到这里加载了共享的seata配置

然后改造application.yaml文件，内容如下：

server:
  port: 8085
feign:
  okhttp:
    enabled: true # 开启OKHttp连接池支持
  sentinel:
    enabled: true # 开启Feign对Sentinel的整合
hm:
  swagger:
    title: 交易服务接口文档
    package: com.hmall.trade.controller
  db:
    database: hm-trade

参考上述办法分别改造hm-cart和hm-item两个微服务模块

测试

接下来就是测试的分布式事务的时候了

找到trade-service模块下的com.hmall.trade.service.impl.OrderServiceImpl类中的createOrder方法，也就是下单业务方法

将其上的@Transactional注解改为Seata提供的@GlobalTransactional：

@GlobalTransactional注解就是在标记事务的起点，将来TM就会基于这个方法判断全局事务范围，初始化全局事务

重启trade-service、item-service、cart-service三个服务。再次测试，发现分布式事务的问题解决了！

@GlobalTransactional 只需要在事务发起方的方法上添加即可，一旦标记了该注解，Seata 会自动创建全局事务，并在整个调用链中传播

XA模式

Seata支持四种不同的分布式事务解决方案：

XA
TCC
AT
SAGA

这里以XA模式和AT模式来给大家讲解其实现原理

XA 规范是 X/Open 组织定义的分布式事务处理（DTP，Distributed Transaction Processing）标准，XA 规范描述了全局的TM与局部的RM之间的接口，几乎所有主流的数据库都对 XA 规范提供了支持

两阶段提交

XA是规范，目前主流数据库都实现了这种规范，实现的原理都是基于两阶段提交

正常情况：

异常情况：

一阶段：

事务协调者通知每个事务参与者执行本地事务
本地事务执行完成后报告事务执行状态给事务协调者，此时事务不提交，

二阶段：

事务协调者基于一阶段的报告来判断下一步操作
如果一阶段都成功，则通知所有事务参与者，提交事务
如果一阶段任意一个参与者失败，则通知所有事务参与者回滚事务

Seata的XA模型

Seata对原始的XA模式做了简单的封装和改造，以适应自己的事务模型，基本架构如图：

RM一阶段的工作：

注册分支事务到TC
执行分支业务sql但不提交
报告执行状态到TC

TC二阶段的工作：

TC检测各分支事务执行状态
如果都成功，通知所有RM提交事务
如果有失败，通知所有RM回滚事务

RM二阶段的工作：

接收TC指令，提交或回滚事务

优缺点

XA模式的优点是什么？

事务的强一致性，满足ACID原则
常用数据库都支持，实现简单，并且没有代码侵入

XA模式的缺点是什么？

因为一阶段需要锁定数据库资源，等待二阶段结束才释放，性能较差
依赖关系型数据库实现事务

实现步骤

首先，要在配置文件中指定要采用的分布式事务模式，在Nacos中的共享shared-seata.yaml配置文件中设置：

1 2	seata: data-source-proxy-mode: XA

其次，利用@GlobalTransactional标记分布式事务的入口方法：

AT模式（推荐）

AT模式同样是分阶段提交的事务模型，不过弥补了XA模型中资源锁定周期过长的缺陷

Seata的AT模型

基本流程图：

阶段一RM的工作：

注册分支事务
记录undo-log（数据快照）
执行业务sql并提交
报告事务状态

阶段二提交时RM的工作：

删除undo-log即可

阶段二回滚时RM的工作：

根据undo-log恢复数据到更新前

简单理解，就是每个分支事务在执行前，先会保存一份原来的数据，然后直接提交事务。当后续事务出现问题时，按照保存的数据进行恢复

流程梳理

用一个真实的业务来梳理下AT模式的原理

比如，现在有一个数据库表，记录用户余额：

id	money
1	100

其中一个分支业务要执行的SQL为：

1	update tb_account set money = money - 10 where id = 1

AT模式下，当前分支事务执行流程如下：

一阶段：

TM发起并注册全局事务到TC
TM调用分支事务
分支事务准备执行业务SQL
RM拦截业务SQL，根据where条件查询原始数据，形成快照

1
2
3

{
  "id": 1, "money": 100
}

RM执行业务SQL，提交本地事务，释放数据库锁。此时 money = 90
RM报告本地事务状态给TC

二阶段：

TM通知TC事务结束
TC检查分支事务状态
1. 如果都成功，则立即删除快照
2. 如果有分支事务失败，需要回滚。读取快照数据（{“id”: 1, “money”: 100}），将快照恢复到数据库。此时数据库再次恢复为100

流程图：

AT与XA的区别

简述AT模式与XA模式最大的区别是什么？

XA模式一阶段不提交事务，锁定资源；AT模式一阶段直接提交，不锁定资源。
XA模式依赖数据库机制实现回滚；AT模式利用数据快照实现数据回滚。
XA模式强一致；AT模式最终一致

可见，AT模式使用起来更加简单，无业务侵入，性能更好。因此企业90%的分布式事务都可以用AT模式来解决

实现步骤

将资料中的seata-at.sql添加到对应的数据库中：

-- 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 = utf8mb4 COMMENT ='AT transaction mode undo table';

该数据表是添加到业务对应的数据库下，而非seata服务的数据库

然后，修改配置文件，将事务模式改为AT模式：

1 2	seata: data-source-proxy-mode: AT # AT模式