分布式事务三--AT模式

Seata介绍

Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 将为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。

2019 年 1 月，阿里巴巴中间件团队发起了开源项目 Fescar（Fast & EaSy Commit And Rollback），和社区一起共建开源分布式事务解决方案。Fescar 的愿景是让分布式事务的使用像本地事务的使用一样，简单和高效，并逐步解决开发者们遇到的分布式事务方面的所有难题。

Fescar 开源后，蚂蚁金服加入 Fescar 社区参与共建，并在 Fescar 0.4.0 版本中贡献了 TCC 模式。

为了打造更中立、更开放、生态更加丰富的分布式事务开源社区，经过社区核心成员的投票，大家决定对 Fescar 进行品牌升级，并更名为 Seata，意为：Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture，是一套一站式分布式事务解决方案。

Seata 融合了阿里巴巴和蚂蚁金服在分布式事务技术上的积累，并沉淀了新零售、云计算和新金融等场景下丰富的实践经验，但要实现适用于所有的分布式事务场景的愿景，仍有很长的路要走。

Seata AT事务方案

Seata 的 AT 模式（Automatic Transaction）是一种无侵入的分布式事务解决方案。下面结合具体业务场景来分析其执行的原理。

业务场景

订单系统

当用户下订单时，执行以下三步流程：

1. 订单系统保存订单
2. 订单系统调用库存服务，减少商品库存
3. 订单系统调用账户服务，扣减用户金额

这三步要作为一个整体事务进行管理，要么整体成功，要么整体失败。

Seata AT基本原理

Seata AT 事务分两个阶段来管理全局事务：
第一阶段： 执行各分支事务
第二阶段： 控制全局事务最终提交或回滚

第一阶段：执行各分支事务

微服务系统中，各服务之间无法相互感知事务是否执行成功，这时就需要一个专门的服务，来协调各个服务的运行状态。这个服务称为 TC（Transaction Coordinator），事务协调器。

订单系统开始执行保存订单之前，首先启动 TM（Transaction Manager，事务管理器），由 TM 向 TC 申请开启一个全局事务：

这时TC会产生一个全局事务ID，称为 XID，并将 XID 传回 TM：

这样就开启了全局事务！

全局事务开启后，开始执行创建订单的业务。首先执行保存订单，这时会先启动一个 RM（Resource Manager，资源管理器），并将 XID 传递给 RM。

RM 负责对分支事务（即微服务的本地事务）进行管理，并与 TC 通信，上报分支事务的执行状态、接收全局事务的提交或回滚指令。

RM 首先会使用 XID 向 TC 注册分支事务，将分支事务纳入对应的全局事务管辖。

现在可以执行保存订单的分支事务了。一旦分支事务执行成功，RM 会上报事务状态：

TC 收到后，会将该状态信息传递到 TM：

到此，保存订单过程结束。然后就是调用库存服务，减少商品库存，与订单的执行过程相同。

首先调用库存服务，启动 RM，并传递 XID：

库存服务的 RM 使用 XID 向 TC 进行注册，纳入全局事务管辖：

执行本地事务成功后上报状态，TC会将状态发送给TM：

相同的，完成账户分支事务：

第二阶段：控制全局事务最终提交

现在，TM（全局事务管理器）收集齐了全部分支事务的成功状态，它会进行决策，确定全局事务成功，向 TC 发送全局事务的提交请求：

然后，TC 会向所有 RM 发送提交操作指令，RM 会完成最终提交操作：

到此，全局事务全部提交完成！

第二阶段：控制全局事务最终回滚

上面是全局事务执行成功的情况，下面再来看看事务执行失败的情况。

假设订单业务执行过程中，扣减账户金额这一步分支事务执行失败，那么失败状态对TC上报，然后再发送给TM：

TM 会进行决策，确定全局事务失败，向 TC 发送全局事务的回滚请求：

然后，TC 会向所有 RM 发送回滚操作指令，RM 会完成最终回滚操作：

Seata AT具体工作机制

以上了解了 Seata AT 的基本原理、工作流程，那么 Seata 具体是如何实现全局事务的提交和回滚操作呢？下面来分析 Seata 的具体工作机制。

第一阶段：执行分支事务

以全面订单业务中的库存服务为例，库存表中存在一条商品的库存信息：

现在要执行业务操作减少库存，从50件减少到40件：

执行修改库存业务操作前， 会先取出旧的库存信息：

现在可以修改库存了：

接着，取出更新后的新数据：

接下来，会把旧数据和新数据合并起来，保存到一个事务回滚日志表：undo_log表：

至此，第一阶段，分支事务完成，将状态上报给TC：

第二阶段：控制全局事务最终回滚

假如全局事务失败，那么第一阶段已提交的分支事务要执行回滚操作。

首先会收到来自 TC 的全局事务回滚指令：

接下来，根据事务回滚日志（undo_log）表的记录，将商品恢复成旧的库存数据：

然后删除事务日志，最终完成第二阶段回滚操作：

第二阶段：控制全局事务最终提交

上面是全局事务回滚操作。如果全局事务成功，要完成最终提交，AT模式最终提交操作非常简单，只需要删除日志数据即可。

首先接收到 TC 的全局事务提交指令：

接着，直接删除事务日志，就完成了第二阶段提交操作：

至此完成了事务的提交。