1. 什么是分布式事务
1.1 事务
严格意义上的事务实现应该是具备原子性、一致性、隔离性和持久性，简称 ACID。通俗意义上来说，事务就是为了使得一些更新等操作要么都成功，要么都失败。
- 原子性（Atomicity），可以理解为一个事务内的所有操作要么都执行，要么都不执行。
- 一致性（Consistency），可以理解为数据是满足完整性约束的，也就是不会存在中间状态的数据，比如你账上有400，我账上有100，你给我打200块，此时你账上的钱应该是200，我账上的钱应该是300，不会存在我账上钱加了，你账上钱没扣的中间状态。
- 隔离性（Isolation），指的是多个事务并发执行的时候不会互相干扰，即一个事务内部的数据对于其他事务来说是隔离的。
- 持久性（Durability），指的是一个事务完成了之后数据就被永远保存下来，之后的其他操作或故障都不会对事务的结果产生影响。
其中，原子性和持久性就是靠undo和redo日志来实现的。在Mysql中，有许多日志文件，这2个文件就是与事务有关的。
1.2 undo日志
undo日志：用于保证事务的原子性。
原理：
- 在操作任何数据之前，先将数据备份到Undo Log。
- 然后进行数据的修改。
- 若出现了错误或用户执行了ROLLBACK语句，系统就可以利用Undo Log中的备份数据恢复到事务开始之前的状态。
流程举例：
- 事务开始
- 记录A=1到undo log
- 修改A=3
- 记录B=2到undo log
- 修改B=4
- 将undo log写到磁盘
- 将数据写到磁盘
- 事务提交
1.3 redo日志
redo日志：用于保证事务的持久性
原理：
- redo log与undo log 相反，redo log记录的是新数据的备份，undo log记录的是旧数据的备份
- 在事务提交前只需要将redo log持久化即可。
流程举例：
- 事务开始
- 记录A=1到undo log
- 修改A=3
- 记录A=3到redo log
- 记录B=2到undo log
- 修改B=4
- 记录B=4到redo log
- 将undo log写到磁盘
- 将redo log写入磁盘
- 事务提交
1.4 分布式事务
分布式事务:顾名思义就是要在分布式系统中实现事务，它其实是由多个本地事务组合而成。
会产生分布式事务的情况：
- 跨服务的分布式事务
- 跨数据源的分布式事务 【当数据库单表一年产生的数据超过1000W，就考虑分库分表，如果一个操作既要访问01库，又要访问02库，且要保证数据的一致性，就要用分布式事务】
- 综合情况
什么是跨数据源
随着业务数据规模的快速发展，数据量越来越大，单库单表已经到瓶颈，不能满足我们的需求。此时我们就会对数据库进行水平拆分，将原本的单库单表拆分成多库多表。所以就出现了跨数据源事务问题。
分库分表的入门理解：https://www.cnblogs.com/itlihao/p/14803807.html
什么是跨服务
在分布式项目里面，我们都是拆分了服务的，各个服务在不同的JVM里面，各个JVM里面都有自己的Spring管理的事务。所以就出现了跨服务的事务问题。
2. 分布式理论
前言：为什么要讲分布式理论？ 因为：分布式事务就是基于这些理论思想而实现的。
2.1 CAP理论
CAP理论：由1998年，加州大学计算机科学家提出，他指出分布式系统有三个指标，我们在设计分布式系统的时候就要考虑这些指标，尽量避免这些问题。
- C一致性
- A可用性
- P分区容错性
2.1.1 P分区容错性
分区：大多数分布式系统都分布在多个子网络，每个子网络这里就叫它为一个区。比如一台服务在北京，另一台服务在上海。
分区容错性：就是指系统进行分区后，可能导致各个区之间因为网络波动问题而无法通信。
注意：只要是分布式系统，分区容错性是不可避免会遇到的问题。因此可以认为 CAP 的 P 总是成立。
2.1.2 C一致性
一致性：多服务节点情况下，要保证多个服务的数据是一样的。
- 强一致性，要求更新过的数据能被后续的访问都能看到
- 弱一致性，能容忍后续的部分或者全部访问不到
- 最终一致性，经过一段时间后要求能访问到更新后的数据
CAP中说的一致性指的是强一致性
在分布式系统里面，因为我们会部署多服务集群，所以就会出现多服务数据不一致的问题。
举例：
1. 有多台服务节点，他们数据现在是一致的。比如定义了 a = 1;
2. 用户现在要修改a的值，由于负载均衡，他被带来到服务节点1，修改了a = 2;
3. 用户现在要看a的最新值，由于负载均衡，此时他被带来到服务节点2，得出a的值为1;
这就是数据不一致的问题。
解决办法
当用户在服务节点1修改a = 2时，它发一条消息给其他节点，让其他节点也跟它一样将a改为2。如此一来，就能保证数据的一致性。
2.1.3 可用性
这里的可用性是指：只要接收到用户请求，就立马告诉用户结果。
回顾上述的一致性，当我们在修改a=2时，他会发送一条信息给其他节点，那么在发送信息给其他节点这段时间或其他节点收到消息还没改a的值时，其他节点恰好接收到了请求，怎么办？
所以，就出现了矛盾：
如果要满足一致性【让其他节点在更新a值的时候节点暂时不提供服务】，那么就不能满足可用性。
如果满足可用性【不管其他节点更没更新a的值，只要用户一发请求，就把当前值告诉用户】，那么就不能满足一致性。
2.1.4 如何取舍CAP
什么时候满足CP?
对一致性要求高的场景。例如：Zookeper
什么时候满足AP？
对高可用要求较高的场景。例如：Eureka
总的来说，CAP理论要求比较严苛，可以说是具有强一致性和高可用性的特点。
2.2 BASE理论
BASE是三个单词的缩写：
- B 基本可用
- S 软状态
- E 最终一致性
BASE 理论是对 CAP 中一致性和可用性权衡的结果，其来源于对大型互联网分布式实践的总结，是基于 CAP 定理逐步演化而来的。
其核心思想是：
即使无法做到强一致性，但每个应用都可以根据自身的业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性。
2.2.1 最终一致性
把告诉其他节点所耗费的那段时间尽可能减少，减少到可接收范围。在没将其他节点同步数据完成前，其他节点还是提供服务，虽然那段时间来的请求可能得到数据不一致的情况，但是最终能保证消息一致性。
2.2.2 基本可用
因为告诉其他节点所耗费的那段时间尽可能减少了，所以只有那一点点时间其他节点不可用而已，所以就称为基本可用。
3. 分布式事务的解决方案
基于分布式事务理论思想，衍生出了很多的分布式事务解决方案：
- 基于XA协议的两段提交
- TCC
- 可靠消息最终一致性
- AT模式
3.1 基于XA的两阶段提交2PC【CAP理论】
DTP：1994年由X/OPEN组织定义的用于处理分布式事务的DTP模型，该模型由如下几个角色
应用程序(AP) 我们的微服务
事务管理器(TM) 全局事务管理者
资源管理器(RM) 数据库
通信资源管理器(CRM) TM与RM之间的通信中间件，用于通知各个本地事务
实现思路：
在该模型中，一个分布式事务将被拆分成多个本地事务，运行在不同的AP和RM上。
一个分布式事务的成功实现，要求拆分成的所有本地事务全实现成功。
因为在本地上，所以本地事务的ACID就能很好解决与实现。
但是分布式事务是要求所有本地事务同时执行成功，若有一个失败，则全部回滚。
但是各个本地事务间如何直到其他事务是否执行完毕呢？
因此，需要一个CRM来通知各个本地事务，事务的状态。
想让CRM来做这个事，那么你就得按照CRM的要求来，按照人家的规范来开启你的本地事务。不然你A服务你搞个mysql，B服务你搞个Oracle，大家没有统一的规范，CRM就帮我们实现不了这个事。
XA：就是CRM与TM之间联系的接口规范。定义了用于 通知事务开始，提交，终止，回滚等接口。各个数据库厂商都必须实现这些接口。
两阶段提交：就是基于DTP这种思想衍生出来的，将全局事务拆分成两个阶段执行。整个过程中，需要一个协调者（coordinator），用于协调本地事物（voter）
- 阶段一：准备阶段，各个本地事务完成本地事务的准备工作。【去执行一次，但不真正提交，将能否成功执行本地事务的结果反馈给协调者(TC)】
- 阶段二：执行阶段，根据上一阶段执行结果，通知各个本地事务进行提交还是回滚。
缺点：
- 单点故障问题：第一阶段成功，此时协调者挂了，还没告诉二阶段该怎么做。
- 数据阻塞问题：各个本地事务开启的时候，都要对数据加锁。此时不能对数据进行操作，包括查询操作。若某个本地事务先执行完，还得等其他事务执行完毕，得到最终结果看是否全部本地事务执行完毕，待协调者第二阶段的处理。
3.2 TCC【BASE理论】
TCC：相当于是两阶段的一个升级，它还是用的两段提交。但是可以解决基于AX的两阶段提交资源锁定和阻塞的问题。他就像Base理论。两阶段提交那种做法，要求的是强一致性，基本可用性。TCC呢，它达到的效果是最终一致性，高可用性。
TCC是三个单词的缩写：
- Try：资源的检测和预留
- Confirm：执行的业务的提交
- Cancel：补偿
执行阶段：
- 准备阶段(try)：资源的检测和预留
- 执行阶段(confirm/cancel)：根据上一步的结果，判断下面执行的方法，若上一步都成功，则confirm。反之，则concel。
实现原理：
我们以下单业务中的扣减余额为例，来看下面3个方法的编写。假设账户A原本余额为100，需要余额扣减30元。
阶段一：余额检查，并冻结部分用户金额，此阶段执行完毕，事务已经提交。
- 检查用户余额是否充足，若充足，再冻结部分金额(要扣减的金额)
- 在账户表中新增冻结金额字段，值为30，余额不变100。此时查询来了余额应该告诉他是70。
阶段二：根据第一阶段的执行情况，执行二阶段的提交或回滚。
- 提交(confirm)：真正的扣款，把冻结金额从余额里面扣除，冻结金额清空【将冻结金额值改为0，将余额改为70】
- 补偿(cancel)：释放之前冻结的余额【真正的余额不变，将冻结金额的值改为0】
优点与缺点：
- 优点：
- TCC模式执行的每个阶段都会提交事务并释放资源，不需要等待其他事务的执行结果。
- 若其他事务执行失败，不需要回滚事务，而是执行补偿操作。如此一来，避免了锁资源与等待其他事务时的时间消耗。
- 缺点：
- 代码侵入太严重，需要人为去实现各个阶段，如：一阶段的try功能，二阶段的confirm与cancel功能。
- 开发成本高，本来一个业务现在要去编写这么多复杂业务。
- 还要考虑安全问题，万一补偿的时候发生异常失败了呢。
3.3 可靠消息最终一致性【BASE理论】
它是利用消息中间件来实现的，本质还是将一个分布式事务拆分成多个本地事务。
基本原理：
- 当事务发起者A服务开启事务，先执行本地事务，如转账案例，本地事务先减100。
- 然后通过MQ发送消息，B服务接收到消息，B服务加100。
看基本原理，看着挺简单的。需要注意以下几点：
- 事务发起者A必须确保本地事务成功后，消息一定发送成功
- MQ必须保证消息正确投递和持久化
- 事务参与者B必须确保消息最终一定能消费，如果失败要多次重试
总之，就是要保证MQ的消息可靠性！！！！
缺点：
- 代码侵入较高
- 依赖于MQ的高可靠性
3.4 AT模式
2019年，Seata开源了AT模式。Seata就是基于AT模式这种思想做出来的。
AT模式：是一种无侵入的分布式事务解决方案，可以看作是对TCC模型的一种优化，将TCC模式第二阶段那些操作由Seata框架帮我们实现，解决了TCC代码侵入，编码复杂等问题。
Seata中的几个基本概念：
- TC - 事务协调者
维护全局事务，分支事务的状态，决定全局事务的提交或回滚。需要独立部署 - TM - 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 - 资源管理器
管理分支事务处理的资源，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一阶段原理：
- TM事务发起者发起事务时，由于方法上具有@GlobalTransacational注解，该TM会向TC发起全局事务，生成XID。
- RM事务参与者写表，undo_log记录回滚日志，通知TC事务协调者操作结果
- 在写表之前，Seata会拦截SQL，解析SQL的语义，找到该SQL要更新的业务数据，在该数据被更新前，将其保存成before image，然后才执行SQL更新数据。
- 在写表之后，再将其保存成after image，最后生成行锁(为了防止其他事务再来操作该条数据)。
下图中：log表就是用来保存快照的，lock表就是用来保存行锁的。
Seata二阶段原理：
- 如果一阶段没问题，那么二阶段就会将一阶段保存的快照数据删除，行锁也删除。
- 如果一阶段有问题，那么二阶段就需要回滚一阶段已经执行的SQL。
2.1 先判断当前数据库业务数据和after image数据是否一致。【比如：我要扣款，原本100元，执行事务减去20，现在还剩80。结果事务出错了，Seata帮我建了一个after image，里面存的是我还剩80，现在事务执行失败，我和Seata里面存的结果都是一样80，那么Seata就能利用before image帮我回滚】
2.2 若一致，就说明没有脏写。就使用before image还原业务数据，还原数据后自动删除快照和行锁。
2.3 若不一致，就说明有脏写。就需要转人工处理。
4. SpringBoot集成Seata【注册中心和配置中心采用nacos，基于最常用的AT模式】
请参考大佬原文：https://www.it235.com/高级框架/SpringCloudAlibaba/seata.html#编写at模式代码
大佬B站视频(我就是跟着他学的)：https://www.bilibili.com/video/BV1BK411K792?p=15
还参考了B站视频：https://www.bilibili.com/video/BV1n7411R7WQ?p=13
seata中文官网：http://seata.io/zh-cn/index.html
4.1 先去下载seata
Seata中的几个基本概念：
- TC - 事务协调者
维护全局事务，分支事务的状态，决定全局事务的提交或回滚。需要独立部署 - TM - 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 - 资源管理器
管理分支事务处理的资源，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。
现在我们就去官网搞一个TC-事务协调者，下载下来解压。
https://github.com/seata/seata/releases
其中：
- file.conf用于配置TC将数据存在哪(可以存在file文件，也可以存在数据库(一般选择数据库))。
- registry.conf用于配置注册中心与配置中心。
- logback.xml用于配置seata的日志。
4.2 去把TC要用的表建起来
先去建个数据库，名字可以随便取，但是最好叫seata。因为后面要该我们的配置，默认它就叫seata，你不叫seata的话，后面配置的时候就得跟着改。
-- the table to store GlobalSession data
drop table if exists `global_table`;
create table `global_table` (
`xid` varchar(128) not null,
`transaction_id` bigint,
`status` tinyint not null,
`application_id` varchar(32),
`transaction_service_group` varchar(32),
`transaction_name` varchar(128),
`timeout` int,
`begin_time` bigint,
`application_data` varchar(2000),
`gmt_create` datetime,
`gmt_modified` datetime,
primary key (`xid`),
key `idx_gmt_modified_status` (`gmt_modified`, `status`),
key `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
);
-- the table to store BranchSession data
drop table if exists `branch_table`;
create table `branch_table` (
`branch_id` bigint not null,
`xid` varchar(128) not null,
`transaction_id` bigint ,
`resource_group_id` varchar(32),
`resource_id` varchar(256) ,
`lock_key` varchar(128) ,
`branch_type` varchar(8) ,
`status` tinyint,
`client_id` varchar(64),
`application_data` varchar(2000),
`gmt_create` datetime,
`gmt_modified` datetime,
primary key (`branch_id`),
key `idx_xid` (`xid`)
);
-- the table to store lock data
drop table if exists `lock_table`;
create table `lock_table` (
`row_key` varchar(128) not null,
`xid` varchar(96),
`transaction_id` long ,
`branch_id` long,
`resource_id` varchar(256) ,
`table_name` varchar(32) ,
`pk` varchar(36) ,
`gmt_create` datetime ,
`gmt_modified` datetime,
primary key(`row_key`)
);
-- the table to store seata xid data
-- 0.7.0+ add context
-- you must to init this sql for you business databese. the seata server not need it.
-- 此脚本必须初始化在你当前的业务数据库中，用于AT 模式XID记录。与server端无关（注：业务数据库）
-- 注意此处0.3.0+ 增加唯一索引 ux_undo_log
drop table `undo_log`;
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;
4.3 去指定nacos为我们的注册中心
4.4 去指定nacos为我们的配置中心
4.5 将nacos的配置文件批量推到nacos配置中心
前言：因为nacos的配置文件贼多（如果使用的file那种方式就需要要这么做了），nacos为我们提供了一个工具，方便我们快速推配置到nacos。
打开下面链接，将config.txt下载下来，或者你直接复制下来。保存到你的nacos目录下吧。
再打开链接页面上的nacos文件目录，里面有nacos-config.py和nacos-config.sh。我们下载nacos-config.sh，将其放到你的nacos目录下吧，我将其放在了我的nacos的script目录里面了。
然后，修改config.txt的内容。打开git bash或linux类命令行，执行该.sh脚本（注意脚本是否有执行的权限）。
# -h 主机，你可以使用localhost，-p 端口号 你可以使用8848，-t 命名空间ID，-u 用户名，-p 密码
$ sh nacos-config.sh -h localhost -p 8848 -g SEATA_GROUP -u nacos -w nacos
当你运行成功后，你会发现你的nacos多了很多seata的配置文件。
https://github.com/seata/seata/tree/develop/script/config-center/nacos
4.6 开发我们的RM-事务参与者
案例需求：下单减库存。
4.6.1 开发我们的RM-事务参与者-下订单服务
-- 库存服务DB执行
CREATE TABLE `tab_storage` (
`id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`product_id` bigint(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
`total` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '总库存',
`used` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '已用库存',
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `tab_storage` (`product_id`, `total`,`used`)VALUES ('1', '96', '4');
INSERT INTO `tab_storage` (`product_id`, `total`,`used`)VALUES ('2', '100','0');
-- 订单服务DB执行
CREATE TABLE `tab_order` (
`id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`user_id` bigint(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
`product_id` bigint(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
`count` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '数量',
`money` decimal(11,0) DEFAULT NULL COMMENT '金额',
`status` int(1) DEFAULT NULL COMMENT '订单状态：0：创建中；1：已完成',
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
server:
port: 6770
spring:
application:
name: order-service
datasource:
driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
username: root
password: root
url: jdbc:mysql://localhost:3306/seata_tb_order?serverTimezone=Asia/Shanghai&useUnicode=true&characterEncoding=utf8&rewriteBatchedStatements=true
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
register-enabled: true
config:
server-addr: 127.0.0.1:8848
enabled: true
file-extension: yaml
seata:
enabled: true
application-id: ${spring.application.name}
# 事务群组（可以每个应用独立取名，也可以使用相同的名字），要与服务端nacos-config.txt中service.vgroup_mapping的后缀对应
tx-service-group: my_test_tx_group
config:
type: nacos
# 需要和server在同一个注册中心下
nacos:
serverAddr: 127.0.0.1:8848
# 需要server端(registry和config)、nacos配置client端(registry和config)保持一致
group: SEATA_GROUP
username: nacos
password: nacos
registry:
type: nacos
nacos:
# 需要和server端保持一致，即server在nacos中的名称，默认为seata-server
application: seata-server
server-addr: 127.0.0.1:8848
group: SEATA_GROUP
username: nacos
password: nacos
mybatis:
mapperLocations: classpath:mapper/*.xml
4.6.2 开发我们的RM-事务参与者-减库存服务
server:
port: 6780
spring:
application:
name: storage-service
datasource:
driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
username: root
password: root
url: jdbc:mysql://localhost:3306/seata_tb_storage?serverTimezone=Asia/Shanghai&useUnicode=true&characterEncoding=utf8&rewriteBatchedStatements=true
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: localhost:8848
register-enabled: true
config:
server-addr: localhost:8848
enabled: true
file-extension: yaml
seata:
enabled: true
application-id: ${spring.application.name}
# 事务群组（可以每个应用独立取名，也可以使用相同的名字），要与服务端nacos-config.txt中service.vgroup_mapping的后缀对应
tx-service-group: my_test_tx_group
config:
type: nacos
# 需要和server在同一个注册中心下
nacos:
serverAddr: localhost:8848
# 需要server端(registry和config)、nacos配置client端(registry和config)保持一致
group: SEATA_GROUP
username: nacos
password: nacos
registry:
type: nacos
nacos:
# 需要和server端保持一致，即server在nacos中的名称，默认为seata-server
application: seata-server
server-addr: localhost:8848
group: SEATA_GROUP
username: nacos
password: nacos
mybatis:
mapperLocations: classpath:mapper/*.xml
4.6.2 开发我们的TM-事务发起者-调用下订单减库存服务
server:
port: 6760
spring:
application:
name: business-service
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
register-enabled: true
config:
server-addr: 127.0.0.1:8848
enabled: true
file-extension: yaml
seata:
enabled: true
application-id: ${spring.application.name}
# 事务群组（可以每个应用独立取名，也可以使用相同的名字），要与服务端nacos-config.txt中service.vgroup_mapping的后缀对应
tx-service-group: my_test_tx_group
config:
type: nacos
# 需要和server在同一个注册中心下
nacos:
serverAddr: 127.0.0.1:8848
# 需要server端(registry和config)、nacos配置client端(registry和config)保持一致
group: SEATA_GROUP
username: nacos
password: nacos
registry:
type: nacos
nacos:
# 需要和server端保持一致，即server在nacos中的名称，默认为seata-server
application: seata-server
server-addr: 127.0.0.1:8848
group: SEATA_GROUP
username: nacos
password: nacos
mybatis:
mapperLocations: classpath:mapper/*.xml
# feign组件超时设置
feign:
client:
config:
default:
connect-timeout: 30000
read-timeout: 30000
@Autowired
private OrderClient orderClient;
@Autowired
private StorageClient storageClient;
@GetMapping("buy")
@GlobalTransactional
public String buy(long userId , long productId){
// 创建订单
orderClient.create(userId , productId);
// 扣减库存
int a = 1/0;
storageClient.changeStorage(userId , 1);
return "ok";
}
如此一来，就成功实现了分布式事务，其实我搭建过LCN，感觉LCN比Seata真是简单多少倍了
5. 聊聊原理
5.1 事务协调者-TC相关表
global_table：全局事务，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，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