微服务之SpringCloud AlibabaSeata处理分布式事务

一、概述

1.1背景

 一次业务操作需要跨多个数据源或需要跨多个系统进行远程调用，就会产生分布式事务问题

but

 

关系型数据库提供的能力是基于单机事务的，一旦遇到分布式事务场景，就需要通过更多其他技术手段来解决问题。

• 全局事务：整个分布式事务

• 分支事务：分布式事务中包含的每个子系统的事务

• 最终一致思想：各分支事务分别执行并提交，如果有不一致的情况，再想办法恢复数据

• 强一致思想：各分支事务执行完业务不要提交，等待彼此结果。而后统一提交或回滚

1.2相关概念

什么是事务

什么是事务？举个生活中的例子：你去小卖铺买东西，“一手交钱，一手交货”就是一个事务的例子，交钱和交货必 须全部成功，事务才算成功，任一个活动失败，事务将撤销所有已成功的活动。

明白上述例子，再来看事务的定义：

事务可以看做是一次大的活动，它由不同的小活动组成，这些活动要么全部成功，要么全部失败。

本地事务

在计算机系统中，更多的是通过关系型数据库来控制事务，这是利用数据库本身的事务特性来实现的，因此叫数据 库事务，由于应用主要靠关系数据库来控制事务，而数据库通常和应用在同一个服务器，所以基于关系型数据库的 事务又被称为本地事务。

分布式事务

随着互联网的快速发展，软件系统由原来的单体应用转变为分布式应用

分布式系统会把一个应用系统拆分为可独立部署的多个服务，因此需要服务与服务之间远程协作才能完成事务操 作，这种分布式系统环境下由不同的服务之间通过网络远程协作完成事务称之为分布式事务，例如用户注册送积分 事务、创建订单减库存事务，银行转账事务等都是分布式事务。

举例

1.3分布式事务产生的场景

典型的场景就是微服务架构 微服务之间通过远程调用完成事务操作。 比如：订单微服务和库存微服务，下单的 同时订单微服务请求库存微服务减库存。 简言之：跨JVM进程产生分布式事务。

单体系统访问多个数据库实例 当单体系统需要访问多个数据库（实例）时就会产生分布式事务。 比如：用户信 息和订单信息分别在两个MySQL实例存储，用户管理系统删除用户信息，需要分别删除用户信息及用户的订单信 息，由于数据分布在不同的数据实例，需要通过不同的数据库链接去操作数据，此时产生分布式事务。 简言之：跨 数据库实例产生分布式事务。

多服务访问同一个数据库实例 比如：订单微服务和库存微服务即使访问同一个数据库也会产生分布式事务，原 因就是跨JVM进程，两个微服务持有了不同的数据库链接进行数据库操作，此时产生分布式事务。

 1.4Seata介绍

解决分布式事务的方案有很多，但实现起来都比较复杂，因此我们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。

https://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html

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。

我们只需要使用一个@Global Transactional注解在业务方法上：

历史

1.3相关概念理解

TC (Transaction Coordinator)事务协调器

就是Seata,负责维护全局事务和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。

TM (Transaction Manager)事务管理器

标注全局@GlobalTransactional)启动入口动作的微服务模块（比如订单模块），它是事务的发起者，负责定义全局事务的范围，并根据TC维护的全局事务和分支事务状态，做出开始事务、提交事务、回滚事务的决议

RM (Resource Manager)资源管理器

就是mysql数据库本身，可以是多个RM,负责管理分支事务上的资源，向TC
注册分支事务，汇报分支事务状态，驱动分支事务的提交或回滚

1.5安装配置

见使用 docker-compose 部署 Seata Server

docker run --name seata \
-p 8091:8091 \
-p 8191:7091 \
-e SEATA_IP=youip \
-v ./seata-server/resources:/seata-server/resources \
--privileged=true \
-d \
seataio/seata-server:2.0.0

yml改

#  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software#  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,#  WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.#  See the License for the specific language governing permissions and#  limitations under the License.server:port: 7091spring:application:name: seata-serverlogging:config: classpath:logback-spring.xmlfile:path: ${log.home:${user.home}/logs/seata}extend:logstash-appender:destination: 127.0.0.1:4560kafka-appender:bootstrap-servers: 127.0.0.1:9092topic: logback_to_logstashconsole:user:username: seatapassword: seataseata:config:type: nacosnacos:server-addr: 127.0.0.1:8848namespace:group: SEATA_GROUP #后续自己在nacos里面新建,不想新建SEATA_GROUP，就写DEFAULT_GROUPusername: nacospassword: nacosregistry:type: nacosnacos:application: seata-serverserver-addr: 127.0.0.1:8848group: SEATA_GROUP #后续自己在nacos里面新建,不想新建SEATA_GROUP，就写DEFAULT_GROUPnamespace:cluster: defaultusername: nacospassword: nacos    store:mode: dbdb:datasource: druiddb-type: mysqldriver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driverurl: jdbc:mysql://localhost:3306/seata?characterEncoding=utf8&useSSL=false&serverTimezone=GMT%2B8&rewriteBatchedStatements=true&allowPublicKeyRetrieval=trueuser: rootpassword: 123456min-conn: 10max-conn: 100global-table: global_tablebranch-table: branch_tablelock-table: lock_tabledistributed-lock-table: distributed_lockquery-limit: 1000max-wait: 5000#  server:#    service-port: 8091 #If not configured, the default is '${server.port} + 1000'security:secretKey: SeataSecretKey0c382ef121d778043159209298fd40bf3850a017tokenValidityInMilliseconds: 1800000ignore:urls: /,/**/*.css,/**/*.js,/**/*.html,/**/*.map,/**/*.svg,/**/*.png,/**/*.jpeg,/**/*.ico,/api/v1/auth/login,/metadata/v1/**

1.6分类

Seata支持四种不同的分布式事务解决方案：

• XA

• TCC

• AT

• SAGA

Seata提供了四种不同的分布式事务解决方案：

• XA模式：强一致性分阶段事务模式，牺牲了一定的可用性，无业务侵入
• TCC模式：最终一致的分阶段事务模式，有业务侵入
• AT模式：最终一致的分阶段事务模式，无业务侵入，也是Seata的默认模式
• SAGA模式：长事务模式，有业务侵入

二、实战演示

2.1引入依赖

<!--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>

2.2yml修改

seata:registry:type: nacosnacos:server-addr: 127.0.0.1:8848namespace: ""group: SEATA_GROUPapplication: seata-servertx-service-group: default_tx_group # 事务组，由它获得TC服务的集群名称service:vgroup-mapping: # 点击源码分析default_tx_group: default # 事务组与TC服务集群的映射关系data-source-proxy-mode: AT

进阶

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

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

spring:application:name: trade-service # 服务名称profiles:active: devcloud:nacos:server-addr: 192.168.150.101 # 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

2.3XA模式

2PC的传统方案是在数据库层面实现的，如Oracle、MySQL都支持2PC协议，为了统一标准减少行业内不必要的对 接成本，需要制定标准化的处理模型及接口标准，国际开放标准组织Open Group定义了分布式事务处理模型 DTP（Distributed Transaction Processing Reference Model）。

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

A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，继续持有数据库锁

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：

1. 注册分支事务到TC

2. 执行分支业务sql但不提交

3. 报告执行状态到TC

TC二阶段的工作：

1. TC检测各分支事务执行状态

   1. 如果都成功，通知所有RM提交事务

   2. 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

实现XA模式

@GlobalTransactional`注解

@GlobalTransactional注解是用于声明分布式全局事务的注解。

在分布式系统中，一个业务操作可能会涉及多个服务之间的调用，这些服务可能部署在不同的服务器上，甚至使用不同的数据库。在这种情况下，保证整个业务流程的数据一致性就显得尤为重要。@GlobalTransactional注解就是用于标识这样一个全局事务的边界，确保所有涉及到的服务要么全部成功提交，要么全部回滚，以保持数据的一致性。

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

2.4AT模式

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

Seata的AT模型

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

AT与XA的区别

• 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

AT模式原理

优缺点

AT模式的优点：

• 一阶段完成直接提交事务，释放数据库资源，性能比较好
• 利用全局锁实现读写隔离
• 没有代码侵入，框架自动完成回滚和提交

AT模式的缺点：

• 两阶段之间属于软状态，属于最终一致
• 框架的快照功能会影响性能，但比XA模式要好很多

实现AT模式

建表

总结

本节讲解了传统2PC（基于数据库XA协议）和Seata实现2PC的两种2PC方案，由于Seata的0侵入性并且解决了传 统2PC长期锁资源的问题，所以推荐采用Seata实现2PC。

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。

2.5TCC模式

seata的TCC模型

优缺点

TCC的优点是什么？

• ·一阶段完成直接提交事务，释放数据库资源，性能好
• 相比AT模型，无需生成快照，无需使用全局锁，性能最强
• ·不依赖数据库事务，而是依赖补偿操作，可以用于非事务型数据库

TCC的缺点是什么？

• 有代码侵入，需要人为编写try、Confirm和Cancel接口，太麻烦
• 软状态，事务是最终一致
• 需要考虑Confirm和Cancel的失败情况，做好幂等处理

实现TCC模式

空回滚

 在没有调用 TCC 资源 Try 方法的情况下，调用了二阶段的 Cancel 方法，Cancel 方法需要识别出这是一个空回 滚，然后直接返回成功。

出现原因是当一个分支事务所在服务宕机或网络异常，分支事务调用记录为失败，这个时候其实是没有执行Try阶 段，当故障恢复后，分布式事务进行回滚则会调用二阶段的Cancel方法，从而形成空回滚。

解决思路是关键就是要识别出这个空回滚。思路很简单就是需要知道一阶段是否执行，如果执行了，那就是正常回 滚；如果没执行，那就是空回滚。前面已经说过TM在发起全局事务时生成全局事务记录，全局事务ID贯穿整个分 布式事务调用链条。再额外增加一张分支事务记录表，其中有全局事务 ID 和分支事务 ID，第一阶段 Try 方法里会 插入一条记录，表示一阶段执行了。Cancel 接口里读取该记录，如果该记录存在，则正常回滚；如果该记录不存 在，则是空回滚。

幂等：  

TM在发起全局事务时生成全局事务记录，全局事务ID贯穿整个分布式事务调用链条，用来记录事务上下文， 追踪和记录状态，由于Confirm 和cancel失败需进行重试，因此需要实现为幂等，幂等性是指同一个操作无论请求 多少次，其结果都相同。

通过前面介绍已经了解到，为了保证TCC二阶段提交重试机制不会引发数据不一致，要求 TCC 的二阶段 Try、 Confirm 和 Cancel 接口保证幂等，这样不会重复使用或者释放资源。如果幂等控制没有做好，很有可能导致数据 不一致等严重问题。

解决思路在上述“分支事务记录”中增加执行状态，每次执行前都查询该状态。

业务悬挂

悬挂就是对于一个分布式事务，其二阶段 Cancel 接口比 Try 接口先执行。

出现原因是在 RPC 调用分支事务try时，先注册分支事务，再执行RPC调用，如果此时 RPC 调用的网络发生拥堵， 通常 RPC 调用是有超时时间的，RPC 超时以后，TM就会通知RM回滚该分布式事务，可能回滚完成后，RPC 请求 才到达参与者真正执行，而一个 Try 方法预留的业务资源，只有该分布式事务才能使用，该分布式事务第一阶段预 留的业务资源就再也没有人能够处理了，对于这种情况，我们就称为悬挂，即业务资源预留后没法继续处理。

解决思路是如果二阶段执行完成，那一阶段就不能再继续执行。在执行一阶段事务时判断在该全局事务下，“分支 事务记录”表中是否已经有二阶段事务记录，如果有则不执行Try。

接口声明

总结·

如果拿TCC事务的处理流程与2PC两阶段提交做比较，2PC通常都是在跨库的DB层面，而TCC则在应用层面的处 理，需要通过业务逻辑来实现。这种分布式事务的实现方式的优势在于，可以让应用自己定义数据操作的粒度，使 得降低锁冲突、提高吞吐量成为可能。

而不足之处则在于对应用的侵入性非常强，业务逻辑的每个分支都需要实现try、confirm、cancel三个操作。此 外，其实现难度也比较大，需要按照网络状态、系统故障等不同的失败原因实现不同的回滚策略。

2.6SAGA模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案。也分为两个阶段：

• ·一阶段：直接提交本地事务
• 二阶段：成功则什么都不做；失败则通过编写补偿业务来回滚

没有隔离性

优缺点

总结

2.7高可用

将事务组映射配置到nacos

# 事务组映射关系
service.vgroupMapping.seata-demo=SHservice.enableDegrade=false
service.disableGlobalTransaction=false
# 与TC服务的通信配置
transport.type=TCP
transport.server=NIO
transport.heartbeat=true
transport.enableClientBatchSendRequest=false
transport.threadFactory.bossThreadPrefix=NettyBoss
transport.threadFactory.workerThreadPrefix=NettyServerNIOWorker
transport.threadFactory.serverExecutorThreadPrefix=NettyServerBizHandler
transport.threadFactory.shareBossWorker=false
transport.threadFactory.clientSelectorThreadPrefix=NettyClientSelector
transport.threadFactory.clientSelectorThreadSize=1
transport.threadFactory.clientWorkerThreadPrefix=NettyClientWorkerThread
transport.threadFactory.bossThreadSize=1
transport.threadFactory.workerThreadSize=default
transport.shutdown.wait=3
# RM配置
client.rm.asyncCommitBufferLimit=10000
client.rm.lock.retryInterval=10
client.rm.lock.retryTimes=30
client.rm.lock.retryPolicyBranchRollbackOnConflict=true
client.rm.reportRetryCount=5
client.rm.tableMetaCheckEnable=false
client.rm.tableMetaCheckerInterval=60000
client.rm.sqlParserType=druid
client.rm.reportSuccessEnable=false
client.rm.sagaBranchRegisterEnable=false
# TM配置
client.tm.commitRetryCount=5
client.tm.rollbackRetryCount=5
client.tm.defaultGlobalTransactionTimeout=60000
client.tm.degradeCheck=false
client.tm.degradeCheckAllowTimes=10
client.tm.degradeCheckPeriod=2000# undo日志配置
client.undo.dataValidation=true
client.undo.logSerialization=jackson
client.undo.onlyCareUpdateColumns=true
client.undo.logTable=undo_log
client.undo.compress.enable=true
client.undo.compress.type=zip
client.undo.compress.threshold=64k
client.log.exceptionRate=100

微服务读取nacos配置 

重启微服务，现在微服务到底是连接tc的SH集群，还是tc的HZ集群，都统一由nacos的client.properties来决定了。

三、知识扩展

3.1可靠消息最终一致性

可靠消息最终一致性方案是指当事务发起方执行完成本地事务后并发出一条消息，事务参与方(消息消费者)一定能 够接收消息并处理事务成功，此方案强调的是只要消息发给事务参与方最终事务要达到一致。

此方案是利用消息中间件完成，如下图： 事务发起方（消息生产方）将消息发给消息中间件，事务参与方从消息中间件接收消息，事务发起方和消息中间件 之间，事务参与方（消息消费方）和消息中间件之间都是通过网络通信，由于网络通信的不确定性会导致分布式事 务问题。

因此可靠消息最终一致性方案要解决以下几个问题：

问题产生

1.本地事务与消息发送的原子性问题

本地事务与消息发送的原子性问题即：事务发起方在本地事务执行成功后消息必须发出去，否则就丢弃消息。即实 现本地事务和消息发送的原子性，要么都成功，要么都失败。本地事务与消息发送的原子性问题是实现可靠消息最 终一致性方案的关键问题。

先来尝试下这种操作，先发送消息，再操作数据库：

begin transaction； //1.发送MQ //2.数据库操作 
commit transation; 

这种情况下无法保证数据库操作与发送消息的一致性，因为可能发送消息成功，数据库操作失败。 你立马想到第二种方案，先进行数据库操作，再发送消息：

begin transaction； //1.数据库操作 //2.发送MQ 
commit transation; 

这种情况下貌似没有问题，如果发送MQ消息失败，就会抛出异常，导致数据库事务回滚。但如果是超时异常，数 据库回滚，但MQ其实已经正常发送了，同样会导致不一致。

2、事务参与方接收消息的可靠性

事务参与方必须能够从消息队列接收到消息，如果接收消息失败可以重复接收消息。

3、消息重复消费的问题

由于网络2的存在，若某一个消费节点超时但是消费成功，此时消息中间件会重复投递此消息，就导致了消息的重 复消费。

要解决消息重复消费的问题就要实现事务参与方的方法幂等性。

解决方案

本地消息表方案

本地消息表这个方案最初是eBay提出的，此方案的核心是通过本地事务保证数据业务操作和消息的一致性，然后 通过定时任务将消息发送至消息中间件，待确认消息发送给消费方成功再将消息删除。

下面以注册送积分为例来说明：

下例共有两个微服务交互，用户服务和积分服务，用户服务负责添加用户，积分服务负责增加积分。

交互流程如下：

1、用户注册

用户服务在本地事务新增用户和增加 ”积分消息日志“。（用户表和消息表通过本地事务保证一致）

begin transaction； //1.新增用户 //2.存储积分消息日志 
commit transation; 

这种情况下，本地数据库操作与存储积分消息日志处于同一个事务中，本地数据库操作与记录消息日志操作具备原 子性。

2、定时任务扫描日志

如何保证将消息发送给消息队列呢？

经过第一步消息已经写到消息日志表中，可以启动独立的线程，定时对消息日志表中的消息进行扫描并发送至消息 中间件，在消息中间件反馈发送成功后删除该消息日志，否则等待定时任务下一周期重试。

3、消费消息

如何保证消费者一定能消费到消息呢？

这里可以使用MQ的ack（即消息确认）机制，消费者监听MQ，如果消费者接收到消息并且业务处理完成后向MQ 发送ack（即消息确认），此时说明消费者正常消费消息完成，MQ将不再向消费者推送消息，否则消费者会不断重 试向消费者来发送消息。

积分服务接收到”增加积分“消息，开始增加积分，积分增加成功后向消息中间件回应ack，否则消息中间件将重复 投递此消息。

由于消息会重复投递，积分服务的”增加积分“功能需要实现幂等性。

RocketMQ事务消息方案

执行流程如下：

为方便理解我们还以注册送积分的例子来描述 整个流程。

Producer 即MQ发送方，本例中是用户服务，负责新增用户。MQ订阅方即消息消费方，本例中是积分服务，负责 新增积分。

1、Producer 发送事务消息

Producer （MQ发送方）发送事务消息至MQ Server，MQ Server将消息状态标记为Prepared（预备状态），注 意此时这条消息消费者（MQ订阅方）是无法消费到的。

本例中，Producer 发送 ”增加积分消息“ 到MQ Server。

2、MQ Server回应消息发送成功

MQ Server接收到Producer 发送给的消息则回应发送成功表示MQ已接收到消息。

3、Producer 执行本地事务

Producer 端执行业务代码逻辑，通过本地数据库事务控制。

本例中，Producer 执行添加用户操作。

4、消息投递

若Producer 本地事务执行成功则自动向MQServer发送commit消息，MQ Server接收到commit消息后将”增加积 分消息“ 状态标记为可消费，此时MQ订阅方（积分服务）即正常消费消息；

若Producer 本地事务执行失败则自动向MQServer发送rollback消息，MQ Server接收到rollback消息后 将删 除”增加积分消息“ 。

MQ订阅方（积分服务）消费消息，消费成功则向MQ回应ack，否则将重复接收消息。这里ack默认自动回应，即 程序执行正常则自动回应ack。

5、事务回查

如果执行Producer端本地事务过程中，执行端挂掉，或者超时，MQ Server将会不停的询问同组的其他 Producer 来获取事务执行状态，这个过程叫事务回查。MQ Server会根据事务回查结果来决定是否投递消息。

以上主干流程已由RocketMQ实现，对用户侧来说，用户需要分别实现本地事务执行以及本地事务回查方法，因此 只需关注本地事务的执行状态即可。

需求

小结

可靠消息最终一致性就是保证消息从生产方经过消息中间件传递到消费方的一致性，本案例使用了RocketMQ作为 消息中间件，RocketMQ主要解决了两个功能：

1、本地事务与消息发送的原子性问题。

2、事务参与方接收消息的可靠性。

可靠消息最终一致性事务适合执行周期长且实时性要求不高的场景。引入消息机制后，同步的事务操作变为基于消 息执行的异步操作, 避免了分布式事务中的同步阻塞操作的影响，并实现了两个服务的解耦。

3.2最大努力通知

什么是最大努力通知

最大努力通知也是一种解决分布式事务的方案，下边是一个是充值的例子：

交互流程:

1、账户系统调用充值系统接口

2、充值系统完成支付处理向账户系统发起充值结果通知

若通知失败，则充值系统按策略进行重复通知

3、账户系统接收到充值结果通知修改充值状态。

4、账户系统未接收到通知会主动调用充值系统的接口查询充值结果。

通过上边的例子我们总结最大努力通知方案的目标：

目标：发起通知方通过一定的机制最大努力将业务处理结果通知到接收方。

具体包括：

1、有一定的消息重复通知机制。 因为接收通知方可能没有接收到通知，此时要有一定的机制对消息重复通知。

2、消息校对机制。

如果尽最大努力也没有通知到接收方，或者接收方消费消息后要再次消费，此时可由接收方主动向通知方查询消息 信息来满足需求。

最大努力通知与可靠消息一致性有什么不同？

解决方案

通过对最大努力通知的理解，采用MQ的ack机制就可以实现最大努力通知。

方案1：

本方案是利用MQ的ack机制由MQ向接收通知方发送通知，流程如下：

1、发起通知方将通知发给MQ。 使用普通消息机制将通知发给MQ。

注意：如果消息没有发出去可由接收通知方主动请求发起通知方查询业务执行结果。（后边会讲）

2、接收通知方监听 MQ。

3、接收通知方接收消息，业务处理完成回应ack。

4、接收通知方若没有回应ack则MQ会重复通知。 MQ会按照间隔1min、5min、10min、30min、1h、2h、5h、10h的方式，逐步拉大通知间隔 （如果MQ采用 rocketMq，在broker中可进行配置），直到达到通知要求的时间窗口上限。

5、接收通知方可通过消息校对接口来校对消息的一致性。

方案2： 本方案也是利用MQ的ack机制，与方案1不同的是应用程序向接收通知方发送通知，如下图：

交互流程如下：

1、发起通知方将通知发给MQ。 使用可靠消息一致方案中的事务消息保证本地事务与消息的原子性，最终将通知先发给MQ。

2、通知程序监听 MQ，接收MQ的消息。 方案1中接收通知方直接监听MQ，方案2中由通知程序监听MQ。通知程序若没有回应ack则MQ会重复通知。

3、通知程序通过互联网接口协议（如http、webservice）调用接收通知方案接口，完成通知。 通知程序调用接收通知方案接口成功就表示通知成功，即消费MQ消息成功，MQ将不再向通知程序投递通知消 息。

4、接收通知方可通过消息校对接口来校对消息的一致性。

小结

小结 最大努力通知方案是分布式事务中对一致性要求最低的一种,适用于一些最终一致性时间敏感度低的业务；

最大努力通知方案需要实现如下功能： 1、消息重复通知机制。 2、消息校对机制。

3.3总结

在学习各种分布式事务的解决方案后，我们了解到各种方案的优缺点：

2PC 最大的诟病是一个阻塞协议。RM在执行分支事务后需要等待TM的决定，此时服务会阻塞并锁定资源。由于其 阻塞机制和最差时间复杂度高， 因此，这种设计不能适应随着事务涉及的服务数量增加而扩展的需要，很难用于并 发较高以及子事务生命周期较长 (long-running transactions) 的分布式服务中。

如果拿TCC事务的处理流程与2PC两阶段提交做比较，2PC通常都是在跨库的DB层面，而TCC则在应用层面的处 理，需要通过业务逻辑来实现。这种分布式事务的实现方式的优势在于，可以让应用自己定义数据操作的粒度，使 得降低锁冲突、提高吞吐量成为可能。而不足之处则在于对应用的侵入性非常强，业务逻辑的每个分支都需要实现 try、confirm、cancel三个操作。此外，其实现难度也比较大，需要按照网络状态、系统故障等不同的失败原因实 现不同的回滚策略。典型的使用场景：满，登录送优惠券等。

可靠消息最终一致性事务适合执行周期长且实时性要求不高的场景。引入消息机制后，同步的事务操作变为基于消 息执行的异步操作, 避免了分布式事务中的同步阻塞操作的影响，并实现了两个服务的解耦。典型的使用场景：注 册送积分，登录送优惠券等。

最大努力通知是分布式事务中要求最低的一种,适用于一些最终一致性时间敏感度低的业务；允许发起通知方处理业 务失败，在接收通知方收到通知后积极进行失败处理，无论发起通知方如何处理结果都会不影响到接收通知方的后 续处理；发起通知方需提供查询执行情况接口，用于接收通知方校对结果。典型的使用场景：银行通知、支付结果 通知等。

四、分布式事务概述

简述

分布式事务指事务的操作位于不同的节点上，需要保证事务的 AICD 特性。
例如在下单场景下，库存和订单如果不在同一个节点上，就涉及分布式事务。

分布式事务的方式

在分布式系统中，要实现分布式事务，无外乎那几种解决方案。

4.1两阶段提交（2PC）

需要数据库产商的支持，java组件有atomikos等。

两阶段提交（Two-phase Commit，2PC），通过引入协调者（Coordinator）来协调参与者的行为，并最终决定这些参与者是否要真正执行事务。

准备阶段

协调者询问参与者事务是否执行成功，参与者发回事务执行结果。

提交阶段

如果事务在每个参与者上都执行成功，事务协调者发送通知让参与者提交事务；否则，协调者发送通知让参与者回滚事务。
需要注意的是，在准备阶段，参与者执行了事务，但是还未提交。只有在提交阶段接收到协调者发来的通知后，才进行提交或者回滚。

存在的问题

• 同步阻塞 所有事务参与者在等待其它参与者响应的时候都处于同步阻塞状态，无法进行其它操作。
• 单点问题 协调者在 2PC 中起到非常大的作用，发生故障将会造成很大影响。特别是在阶段二发生故障，所有参与者会一直等待状态，无法完成其它操作。
• 数据不一致 在阶段二，如果协调者只发送了部分 Commit 消息，此时网络发生异常，那么只有部分参与者接收到 Commit 消息，也就是说只有部分参与者提交了事务，使得系统数据不一致。
• 太过保守 任意一个节点失败就会导致整个事务失败，没有完善的容错机制。

4.2补偿事务（TCC）

严选，阿里，蚂蚁金服。

TCC 其实就是采用的补偿机制，其核心思想是：针对每个操作，都要注册一个与其对应的确认和补偿（撤销）操作。它分为三个阶段：

• Try 阶段主要是对业务系统做检测及资源预留
• Confirm 阶段主要是对业务系统做确认提交，Try阶段执行成功并开始执行 Confirm阶段时，默认 - - - Confirm阶段是不会出错的。即：只要Try成功，Confirm一定成功。
• Cancel 阶段主要是在业务执行错误，需要回滚的状态下执行的业务取消，预留资源释放。

举个例子，假入 Bob 要向 Smith 转账，思路大概是： 我们有一个本地方法，里面依次调用
1：首先在 Try 阶段，要先调用远程接口把 Smith 和 Bob 的钱给冻结起来。
2：在 Confirm 阶段，执行远程调用的转账的操作，转账成功进行解冻。
3：如果第2步执行成功，那么转账成功，如果第二步执行失败，则调用远程冻结接口对应的解冻方法 (Cancel)。

优点： 跟2PC比起来，实现以及流程相对简单了一些，但数据的一致性比2PC也要差一些
缺点： 缺点还是比较明显的，在2,3步中都有可能失败。TCC属于应用层的一种补偿方式，所以需要程序员在实现的时候多写很多补偿的代码，在一些场景中，一些业务流程可能用TCC不太好定义及处理。

4.3本地消息表（异步确保）

比如：支付宝、微信支付主动查询支付状态，对账单的形式

本地消息表与业务数据表处于同一个数据库中，这样就能利用本地事务来保证在对这两个表的操作满足事务特性，并且使用了消息队列来保证最终一致性。

• 在分布式事务操作的一方完成写业务数据的操作之后向本地消息表发送一个消息，本地事务能保证这个消息一定会被写入本地消息表中。
• 之后将本地消息表中的消息转发到 Kafka 等消息队列中，如果转发成功则将消息从本地消息表中删除，否则继续重新转发。
• 在分布式事务操作的另一方从消息队列中读取一个消息，并执行消息中的操作。

优点： 一种非常经典的实现，避免了分布式事务，实现了最终一致性。
缺点： 消息表会耦合到业务系统中，如果没有封装好的解决方案，会有很多杂活需要处理。

4.4MQ 事务消息

异步场景，通用性较强，拓展性较高。

有一些第三方的MQ是支持事务消息的，比如RocketMQ，他们支持事务消息的方式也是类似于采用的二阶段提交，但是市面上一些主流的MQ都是不支持事务消息的，比如 Kafka 不支持。
以阿里的 RabbitMQ 中间件为例，其思路大致为：

• 第一阶段Prepared消息，会拿到消息的地址。 第二阶段执行本地事务，第三阶段通过第一阶段拿到的地址去访问消息，并修改状态。

• 也就是说在业务方法内要想消息队列提交两次请求，一次发送消息和一次确认消息。如果确认消息发送失败了RabbitMQ会定期扫描消息集群中的事务消息，这时候发现了Prepared消息，它会向消息发送者确认，所以生产方需要实现一个check接口，RabbitMQ会根据发送端设置的策略来决定是回滚还是继续发送确认消息。这样就保证了消息发送与本地事务同时成功或同时失败。

优点： 实现了最终一致性，不需要依赖本地数据库事务。
缺点： 实现难度大，主流MQ不支持，RocketMQ事务消息部分代码也未开源。