怎樣徹底搞懂分布式事務(wù)XA模式

這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)怎樣徹底搞懂分布式事務(wù)XA模式，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

讓客戶滿意是我們工作的目標，不斷超越客戶的期望值來自于我們對這個行業(yè)的熱愛。我們立志把好的技術(shù)通過有效、簡單的方式提供給客戶，將通過不懈努力成為客戶在信息化領(lǐng)域值得信任、有價值的長期合作伙伴，公司提供的服務(wù)項目有：申請域名、網(wǎng)頁空間、營銷軟件、網(wǎng)站建設(shè)、桃城網(wǎng)站維護、網(wǎng)站推廣。

XA 協(xié)議是由 X/Open 組織提出的分布式事務(wù)處理規(guī)范，主要定義了事務(wù)管理器 TM 和局部資源管理器 RM 之間的接口。目前主流的數(shù)據(jù)庫，比如 oracle、DB2 都是支持 XA 協(xié)議的。

MySQL 從 5.0 版本開始，innoDB 存儲引擎已經(jīng)支持 XA 協(xié)議，今天的源碼介紹實驗環(huán)境使用的是 mysql 數(shù)據(jù)庫。

兩階段提交

分布式事務(wù)的兩階段提交是把整個事務(wù)提交分為 prepare 和 commit 兩個階段。以電商系統(tǒng)為例，分布式系統(tǒng)中有訂單、賬戶和庫存三個服務(wù)，如下圖：

第一階段，事務(wù)協(xié)調(diào)者向事務(wù)參與者發(fā)送 prepare 請求，事務(wù)參與者收到請求后，如果可以提交事務(wù)，回復 yes，否則回復 no。

第二階段，如果所有事務(wù)參與者都回復了 yes，事務(wù)協(xié)調(diào)者向所有事務(wù)參與者發(fā)送 commit 請求，否則發(fā)送 rollback 請求。

兩階段提交存在三個問題：

• 同步阻塞，本地事務(wù)在 prepare 階段鎖定資源，如果有其他事務(wù)也要修改 xiaoming 這個賬戶，就必須等待前面的事務(wù)完成。這樣就造成了系統(tǒng)性能下降。

• 協(xié)調(diào)節(jié)點單點故障，如果第一個階段 prepare 成功了，但是第二個階段協(xié)調(diào)節(jié)點發(fā)出 commit 指令之前宕機了，所有服務(wù)的數(shù)據(jù)資源處于鎖定狀態(tài)，事務(wù)將無限期地等待。

• 數(shù)據(jù)不一致，如果第一階段 prepare 成功了，但是第二階段協(xié)調(diào)節(jié)點向某個節(jié)點發(fā)送 commit 命令時失敗，就會導致數(shù)據(jù)不一致。

三階段提交

為了解決兩階段提交的問題，三階段提交做了改進：

• 在協(xié)調(diào)節(jié)點和事務(wù)參與者都引入了超時機制。

• 第一階段的 prepare 階段分成了兩步，canCommi 和 preCommit。

如下圖：

引入 preCommit 階段后，協(xié)調(diào)節(jié)點會在 commit 之前再次檢查各個事務(wù)參與者的狀態(tài)，保證它們的狀態(tài)是一致的。但是也存在問題，那就是如果第三階段發(fā)出 rollback 請求，有的節(jié)點沒有收到，那沒有收到的節(jié)點會在超時之后進行提交，造成數(shù)據(jù)不一致。

XA 事務(wù)語法介紹

xa 事務(wù)的語法如下：

1. 三階段的第一階段：開啟 xa 事務(wù)，這里 xid 為全局事務(wù) id：

XA {START|BEGIN} xid [JOIN|RESUME]

結(jié)束 xa 事務(wù)：

XA END xid [SUSPEND [FOR MIGRATE]]

2. 三階段的第二階段，即 prepare：

XA PREPARE xid

3. 三階段的第三階段，即 commit/rollback：

XA COMMIT xid [ONE PHASE]
XA ROLLBACK xid

4. 查看處于 PREPARE 階段的所有事務(wù)：

XA RECOVER XA RECOVER [CONVERT XID]

seata XA 簡介

seata 是阿里推出的一款開源分布式事務(wù)解決方案，目前有 AT、TCC、SAGA、XA 四種模式。

seata 的 XA 模式是利用分支事務(wù)中數(shù)據(jù)庫對 XA 協(xié)議的支持來實現(xiàn)的。我們看一下 seata 官網(wǎng)的介紹：[1]

從上面的圖可以看到，seata XA 模式的流程跟其他模式一樣：

1. TM 開啟全局事務(wù)

2. RM 向 TC 注冊分支事務(wù)

3. RM 向 TC 報告分支事務(wù)狀態(tài)

4. TC 向 RM 發(fā)送 commit/rollback 請求

5. TM 結(jié)束全局事務(wù)

這里介紹一下 RM 客戶端初始化關(guān)聯(lián)的 UML 類圖：[2]

這個圖中有一個類是 AbstractNettyRemotingClient，這個類的內(nèi)部類 ClientHandler 來處理 TC 發(fā)來的請求并委托給父類 AbstractNettyRemoting 的 processMessage 方法來處理。processMessage 方法調(diào)用 RmBranchCommitProcessor 類的 process 方法。

需要注意的是，「seata 的 xa 模式對傳統(tǒng)的三階段提交做了優(yōu)化，改成了兩階段提交」:

• 第一階段首執(zhí)行 XA 開啟、執(zhí)行 sql、XA 結(jié)束三個步驟，之后直接執(zhí)行 XA prepare。

• 第二階段執(zhí)行 XA commit/rollback。

mysql 目前是支持 seata xa 模式的兩階段優(yōu)化的。

「但是這個優(yōu)化對 oracle 不支持，因為 oracle 實現(xiàn)的是標準的 xa 協(xié)議，即 xa end 后，協(xié)調(diào)節(jié)點向事務(wù)參與者統(tǒng)一發(fā)送 prepare，最后再發(fā)送 commit/rollback。這也導致了 seata 的 xa 模式對 oracle 支持不太好?！?/strong>

seata XA 源碼

seata 中的 XA 模式是使用數(shù)據(jù)源代理來實現(xiàn)的，需要手動配置數(shù)據(jù)源代理，代碼如下：

@Bean
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource")
public DruidDataSource druidDataSource() {
    return new DruidDataSource();
}

@Bean("dataSourceProxy")
public DataSource dataSource(DruidDataSource druidDataSource) {
    return new DataSourceProxyXA(druidDataSource);
}

• 也可以根據(jù)普通 DataSource 來創(chuàng)建 XAConnection，但是這種方式有兼容性問題（比如 oracle），所以 seata 使用了開發(fā)者自己配置 XADataSource。

• seata 提供的 XA 數(shù)據(jù)源代理，要求代碼框架中必須使用 druid 連接池。

1. XA 第一階段

當 RM 收到 DML 請求后，seata 會使用 ExecuteTemplateXA來執(zhí)行，執(zhí)行方法 execute 中有一個地方很關(guān)鍵，就是把 autocommit 屬性改為了 false，而 mysql 默認 autocommit 是 true。事務(wù)提交之后，還要把 autocommit 改回默認。

下面我們看一下 XA 第一階段提交的主要代碼。

1）開啟 XA

上面代碼標注[1]處，調(diào)用了 ConnectionProxyXA 類的 setAutoCommit 方法，這個方法的源代碼中，XA start 主要做了三件事：

• 向 TC 注冊分支事務(wù)

• 調(diào)用數(shù)據(jù)源的 XA Start

xaResource.start(this.xaBranchXid, XAResource.TMNOFLAGS);

• 把 xaActive 設(shè)置為 true

RM 并沒有直接使用 TC 返回的 branchId 作為 xa 數(shù)據(jù)源的 branchId，而是使用全局事務(wù) id(xid) 和 branchId 重新構(gòu)建了一個。

2）執(zhí)行 sql

調(diào)用 PreparedStatementProxyXA 的 execute 執(zhí)行 sql。

3）XA end/prepare

public void commit() throws SQLException {
    //省略部分源代碼
    try {
        // XA End: Success
        xaResource.end(xaBranchXid, XAResource.TMSUCCESS);
        // XA Prepare
        xaResource.prepare(xaBranchXid);
        // Keep the Connection if necessary
        keepIfNecessary();
    } catch (XAException xe) {
        try {
            // Branch Report to TC: Failed
            DefaultResourceManager.get().branchReport(BranchType.XA, xid, xaBranchXid.getBranchId(),
                BranchStatus.PhaseOne_Failed, null);
        } catch (TransactionException te) {
            //這兒只打印了一個warn級別的日志
        }
        throw new SQLException(
            "Failed to end(TMSUCCESS)/prepare xa branch on " + xid + "-" + xaBranchXid.getBranchId() + " since " + xe
                .getMessage(), xe);
    } finally {
        cleanXABranchContext();
    }
}

從這個源碼我們看到，commit 主要做了三件事：

• 調(diào)用數(shù)據(jù)源的 XA end

• 調(diào)用數(shù)據(jù)源的 XA prepare

• 向 TC 報告分支事務(wù)狀態(tài)

到這里我們就可以看到，seata 把 xa 協(xié)議的前兩個階段合成了一個階段。

2. XA commit

這里的調(diào)用關(guān)系用一個時序圖來表示：

看一下 RmBranchCommitProcessor 類的 process 方法，代碼如下：

@Override
public void process(ChannelHandlerContext ctx, RpcMessage rpcMessage) throws Exception {
    String remoteAddress = NetUtil.toStringAddress(ctx.channel().remoteAddress());
    Object msg = rpcMessage.getBody();
    if (LOGGER.isInfoEnabled()) {
        LOGGER.info("rm client handle branch commit process:" + msg);
    }
    handleBranchCommit(rpcMessage, remoteAddress, (BranchCommitRequest) msg);
}

從調(diào)用關(guān)系時序圖可以看出，上面的 handleBranchCommit 方法最終調(diào)用了 AbstractRMHandler 的 handle 方法，最后通過 branchCommit 方法調(diào)用了 ResourceManagerXA 類的 finishBranch 方法。 ResourceManagerXA 類是 XA 模式的資源管理器，看下面這個類圖，也就是 seata 中資源管理器（RM）的 UML 類圖：

上面的 finishBranch 方法調(diào)用了 connectionProxyXA.xaCommit 方法，我們最后看一下 xaCommit 方法：

public void xaCommit(String xid, long branchId, String applicationData) throws XAException {
    XAXid xaXid = XAXidBuilder.build(xid, branchId);
 //因為使用mysql，這里xaResource是MysqlXAConnection
    xaResource.commit(xaXid, false);
    releaseIfNecessary();
}

上面調(diào)用了數(shù)據(jù)源的 commit 方法，提交了 RM 分支事務(wù)。

到這里，整個 RM 分支事務(wù)就結(jié)束了。Rollback 的代碼邏輯跟 commit 類似。

最后要說明的是，上面的 xaResource，是 mysql-connector-java.jar 包中的 MysqlXAConnection 類實例，它封裝了 mysql 提供的 XA 協(xié)議接口。

seata 中 XA 模式的實現(xiàn)是使用數(shù)據(jù)源代理完成的，底層使用了數(shù)據(jù)庫對 XA 協(xié)議的原生支持。

mysql 的 java 驅(qū)動庫中，MysqlXAConnection 類封裝類 XA 協(xié)議的底層接口供外部調(diào)用。

跟 TCC 和 SAGA 模式需要在業(yè)務(wù)代碼中實現(xiàn) prepare/commit/rollback 邏輯相比，XA 模式對業(yè)務(wù)代碼無侵入。

上述就是小編為大家分享的怎樣徹底搞懂分布式事務(wù)XA模式了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。