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23、SpringCloud Alibaba 之 Seata 分布式事务服务;AT事务模式机制,读写隔离

以下全部转载自Seata官网

Seata 是什么

AT 模式

Seata 是什么

前提:

1、 基于支持本地ACID事务的关系型数据库;

2、 Java应用,通过JDBC访问数据库;

整体机制

两阶段提交协议的演变:

一阶段:

业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交,释放本地锁和连接资源(本地事务,就已经在数据库持久化了)

二阶段:

1、 没有异常;

提交异步化,非常快速地完成(正常情况,就提交了,同步一下TC Server的状态,删除回滚日志)

2、 有异常;

回滚,通过一阶段的回滚日志进行反向补偿(如订单删除,库存加回去,余额加回去)

一、AT事务模式分布式事务工作机制

Seata 是什么

以一个示例来说明整个 AT 分支的工作过程

业务表:product

Field Type Key
id bigint(20) PRI
name varchar(100)
since varchar(100)

AT分支事务的业务逻辑:

update product set name = 'GTS' where name = 'TXC';

一阶段

 

过程:

1、 解析SQL:得到SQL的类型(UPDATE),表(product),条件(wherename='TXC')等相关的信息;

2、 查询前镜像:根据解析得到的条件信息,生成查询语句,定位数据;

select id, name, since from product where name = 'TXC';

得到前镜像:

id name since
1 TXC 2014

3、 执行业务SQL:更新这条记录的name为'GTS';

4、 查询后镜像:根据前镜像的结果,通过主键定位数据;

select id, name, since from product where id = 1;

得到后镜像:

id name since
1 GTS 2014

5、 插入回滚日志:把前后镜像数据以及业务SQL相关的信息组成一条回滚日志记录,插入到UNDO_LOG表中;

{
	"branchId": 641789253,
	"undoItems": [{
		"afterImage": {
			"rows": [{
				"fields": [{
					"name": "id",
					"type": 4,
					"value": 1
				}, {
					"name": "name",
					"type": 12,
					"value": "GTS"
				}, {
					"name": "since",
					"type": 12,
					"value": "2014"
				}]
			}],
			"tableName": "product"
		},
		"beforeImage": {
			"rows": [{
				"fields": [{
					"name": "id",
					"type": 4,
					"value": 1
				}, {
					"name": "name",
					"type": 12,
					"value": "TXC"
				}, {
					"name": "since",
					"type": 12,
					"value": "2014"
				}]
			}],
			"tableName": "product"
		},
		"sqlType": "UPDATE"
	}],
	"xid": "xid:xxx"
}

6、 提交前,向TC注册分支:申请product表中,主键值等于1的记录的全局锁;

7、 本地事务提交:业务数据的更新和前面步骤中生成的UNDOLOG一并提交;

8、 将本地事务提交的结果上报给TC;

二阶段-回滚

1、 收到TC的分支回滚请求,开启一个本地事务,执行如下操作;

2、 通过XID和BranchID查找到相应的UNDOLOG记录;

3、 数据校验:拿UNDOLOG中的后镜与当前数据进行比较,如果有不同,说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改这种情况,需要根据配置策略来做处理,详细的说明在另外的文档中介绍;

4、 根据UNDOLOG中的前镜像和业务SQL的相关信息生成并执行回滚的语句:

update product set name = 'TXC' where id = 1;

5、 提交本地事务并把本地事务的执行结果(即分支事务回滚的结果)上报给TC;

二阶段-提交

1、 收到TC的分支提交请求,把请求放入一个异步任务的队列中,马上返回提交成功的结果给TC;

2、 异步任务阶段的分支提交请求将异步和批量地删除相应UNDOLOG记录;

二、读写隔离

写隔离

1、 一阶段本地事务提交前,需要确保先拿到全局锁;

2、 拿不到全局锁,不能提交本地事务;

3、 拿全局锁的尝试被限制在一定范围内,超出范围将放弃,并回滚本地事务,释放本地锁;

以一个示例来说明:

两个或者多个全局事务 tx1 和 tx2,分别并发对 a 表的 m 字段进行更新操作,m 的初始值 1000;

假设tx1 先开始,开启本地事务,拿到本地锁,更新操作 m = 1000 - 100 = 900,本地事务提交前,先拿到该记录的 全局锁 ,拿到了全局锁,本地提交并释放本地锁

tx2后开始,开启本地事务,拿到本地锁,更新操作 m = 900 - 100 = 800 ,本地事务提交前,尝试拿该记录的 全局锁 ,tx1全局提交前,该记录的全局锁一直会被 tx1 持有,tx2 需要重试等待 全局锁 ;

 

tx1二阶段全局提交,释放 全局锁 ,tx2 拿到 全局锁 提交本地事务

 

如果tx1 的二阶段全局回滚,则 tx1 需要重新获取该数据的本地锁,进行反向补偿的更新操作,实现分支的回滚

此时,如果 tx2 仍在等待该数据的 全局锁,同时持有本地锁,则 tx1 的分支回滚会失败。分支的回滚会一直重试,直到 tx2 的 全局锁 等锁超时,放弃 全局锁 并回滚本地事务释放本地锁,tx1 的分支回滚最终成功;

因为整个过程 全局锁 在 tx1 结束前一直是被 tx1 持有的,所以不会发生 脏写 的问题;

读隔离

在数据库本地事务隔离级别 读已提交(Read Committed) 或以上的基础上,Seata(AT 模式)的默认全局隔离级别是 读未提交(Read Uncommitted) ;

如果应用在特定场景下,必需要求全局的 读已提交 ,目前 Seata 的方式是通过 SELECT FOR UPDATE 语句的代理

 

SELECT FOR UPDATE 语句的执行会申请 全局锁 ,如果 全局锁 被其他事务持有,则释放本地锁(回滚 SELECT FOR UPDATE 语句的本地执行)并重试,这个过程中,查询是被 block 住的,直到 全局锁 拿到,即读取的相关数据是 已提交 的,才返回

出于总体性能上的考虑,Seata目前的方案并没有对所有SELECT语句都进行代理,仅针对 FOR UPDATE 的 SELECT 语句