文档

Seata 是什么?

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。

AT 模式

前提

  • 基于支持本地 ACID 事务的关系型数据库。
  • 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。

  • 二阶段:

    • 提交异步化,非常快速地完成。
    • 回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿。

写隔离

  • 一阶段本地事务提交前,需要确保先拿到 全局锁
  • 拿不到 全局锁 ,不能提交本地事务。
  • 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:

两个全局事务 tx1 和 tx2,分别对 a 表的 m 字段进行更新操作,m 的初始值 1000。

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 ,本地提交释放本地锁。 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,该记录的全局锁被 tx1 持有,tx2 需要重试等待 全局锁

Write-Isolation: Commit

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。

Write-Isolation: Rollback

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。

Read Isolation: SELECT FOR UPDATE

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。

工作机制

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(where name = '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
  1. 执行业务 SQL:更新这条记录的 name 为 'GTS'。
  2. 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
  1. 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"
}
  1. 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
  2. 本地事务提交:业务数据的更新和前面步骤中生成的 UNDO LOG 一并提交。
  3. 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 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。
  3. 数据校验:拿 UNDO LOG 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 UNDO LOG 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;
  1. 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 UNDO LOG 记录。

附录

回滚日志表

UNDO_LOG Table:不同数据库在类型上会略有差别。

以 MySQL 为例:

Field Type
branch_id bigint PK
xid varchar(100)
context varchar(128)
rollback_info longblob
log_status tinyint
log_created datetime
log_modified datetime
-- 注意此处0.7.0+ 增加字段 context
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,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

TCC 模式

回顾总览中的描述:一个分布式的全局事务,整体是 两阶段提交 的模型。全局事务是由若干分支事务组成的,分支事务要满足 两阶段提交 的模型要求,即需要每个分支事务都具备自己的:

  • 一阶段 prepare 行为
  • 二阶段 commit 或 rollback 行为

Overview of a global transaction

根据两阶段行为模式的不同,我们将分支事务划分为 Automatic (Branch) Transaction ModeManual (Branch) Transaction Mode.

AT 模式(参考链接 TBD)基于 支持本地 ACID 事务关系型数据库

  • 一阶段 prepare 行为:在本地事务中,一并提交业务数据更新和相应回滚日志记录。
  • 二阶段 commit 行为:马上成功结束,自动 异步批量清理回滚日志。
  • 二阶段 rollback 行为:通过回滚日志,自动 生成补偿操作,完成数据回滚。

相应的,TCC 模式,不依赖于底层数据资源的事务支持:

  • 一阶段 prepare 行为:调用 自定义 的 prepare 逻辑。
  • 二阶段 commit 行为:调用 自定义 的 commit 逻辑。
  • 二阶段 rollback 行为:调用 自定义 的 rollback 逻辑。

所谓 TCC 模式,是指支持把 自定义 的分支事务纳入到全局事务的管理中。

Saga 模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案,在Saga模式中,业务流程中每个参与者都提交本地事务,当出现某一个参与者失败则补偿前面已经成功的参与者,一阶段正向服务和二阶段补偿服务都由业务开发实现。

Saga模式示意图

理论基础:Hector & Kenneth 发表论⽂ Sagas (1987)

适用场景:

  • 业务流程长、业务流程多
  • 参与者包含其它公司或遗留系统服务,无法提供 TCC 模式要求的三个接口

优势:

  • 一阶段提交本地事务,无锁,高性能
  • 事件驱动架构,参与者可异步执行,高吞吐
  • 补偿服务易于实现

缺点: