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SpringCloud(6) 分布式事务【概念 常见框架选择 - tx-lcn】

时间:2021-09-16 00:23:31

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SpringCloud(6) 分布式事务【概念 常见框架选择 - tx-lcn】

分布式事务简介:

事务: 指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作,要么完全地执行,要么完全地不执行.

本地事务: SqlSessionfactory --》一个数据库范围类事务管理.

分布式事务: 跨了多个数据库事务管理,在微服务架构每个服务都有自己数据库,在微服务架构中必然要用到分布式事务.

为什么需要分布式事务?

微服务应用相较于单体应用有以下不足:

①单体应用拆分为分布式系统后,进程间的通讯机制和故障处理措施变的更加复杂。

随着RPC框架的成熟,第一个问题已经逐渐得到解决。例如dubbo可以支持多种通讯协议,springcloud可以非常好的支持restful调用

②系统微服务化后,一个看似简单的功能,内部可能需要调用多个服务并操作多个数据库实现,服务调用的分布式事务问题变的非常突出。

对于第二个问题,现在还没有通用方案很好的解决微服务产生的事务问题。分布式事务已经成为微服务落地最大的阻碍,也是最具挑战性的一个技术难题。

③微服务数量众多,其测试、部署、监控等都变的更加困难。

对于第三个问题,随着docker、devops技术的发展以及各公有云paas平台自动化运维工具的推出,微服务的测试、部署与运维会变得越来越容易。

柔性事务 vs 刚性事务

刚性事务是指严格遵循ACID原则的事务, 例如单机环境下的数据库事务.

柔性事务是指遵循BASE理论的事务, 通常用在分布式环境中, 常见的实现方式有:

①两阶段提交(2PC)

②TCC补偿型提交

③基于消息的异步确保型

④最大努力通知型

CAP

Consistency(一致性), 数据一致更新,所有数据变动都是同步的

Availability(可用性), 好的响应性能

Partition tolerance(分区容忍性) 可靠性

定理:任何分布式系统只可同时满足二点,没法三者兼顾。

忠告:架构师不要将精力浪费在如何设计能满足三者的完美分布式系统,而是应该进行取舍。

BASE

跨数据库两段提交事务:2PC (two-phase commit), 2PC is the anti-scalability pattern (Pat Helland) 是反可伸缩模式的,JavaEE中的JTA事务可以支持2PC。因为2PC是反模式,尽量不要使用2PC,使用BASE来回避。

BASE模型反ACID模型,完全不同ACID模型,牺牲高一致性,获得可用性或可靠性:

Basically Available基本可用。支持分区失败(e.g. sharding碎片划分数据库)

Soft state软状态 状态可以有一段时间不同步,异步。

Eventually consistent最终一致,最终数据是一致的就可以了,而不是时时高一致。

BASE思想的主要实现有

1.按功能划分数据库

2.sharding碎片

微服务事务方案

1.基于XA协议的两阶段提交方案:

两阶段提交(Two Phase Commit, 2PC), 具有强一致性, 是CP系统的一种典型实现.常见的标准是XA, JTA等.

第一阶段是表决阶段,所有参与者都将本事务能否成功的信息反馈发给协调者;

第二阶段是执行阶段,协调者根据所有参与者的反馈,通知所有参与者,步调一致地在所有分支上提交或者回滚

缺点:

两阶段提交中的第二阶段, 协调者需要等待所有参与者发出yes请求, 或者一个参与者发出no请求后, 才能执行提交或者中断操作. 这会造成长时间同时锁住多个资源, 造成性能瓶颈, 如果参与者有一个耗时长的操作, 性能损耗会更明显.

实现复杂, 不利于系统的扩展, 不推荐.

2.TCC (Try-Confirm-Cancle):

TCC, 是基于补偿型事务的AP系统的一种实现, 具有强一致性

TCC能够对分布式事务中的各个资源进行分别锁定, 分别提交与释放, 例如, 假设有AB两个操作, 假设A操作耗时短, 那么A就能较快的完成自身的try-confirm-cancel流程, 释放资源. 无需等待B操作. 如果事后出现问题, 追加执行补偿性事务即可.

TCC是绑定在各个子业务上的(除了cancle中的全局回滚操作), 也就是各服务之间可以在一定程度上”异步并行”执行.

缺点:

对应用的侵入性强。业务逻辑的每个分支都需要实现try、confirm、cancel三个操作,应用侵入性较强,改造成本高。

实现难度较大。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。为了满足一致性的要求,confirm和cancel接口必须实现幂等

注意:

事务管理器(协调器)这个节点必须以带同步复制语义的高可用集群(HAC)方式部署.

事务管理器(协调器)还需要使用多数派算法来避免集群发生脑裂问题.

使用场景:

严格一致性

执行时间短

实时性要求高

举例:红包, 收付款业务.

3.异步确保性:

通过将一系列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.最终一致性,中间有可能不一致

执行步骤如下:

MQ发送方发送远程事务消息到MQ Server;MQ Server给予响应, 表明事务消息已成功到达MQ Server.MQ发送方Commit本地事务.若本地事务Commit成功, 则通知MQ Server允许对应事务消息被消费; 若本地事务失败, 则通知MQ Server对应事务消息应被丢弃.若MQ发送方超时未对MQ Server作出本地事务执行状态的反馈, 那么需要MQ Servfer向MQ发送方主动回查事务状态, 以决定事务消息是否能被消费.当得知本地事务执行成功时, MQ Server允许MQ订阅方消费本条事务消息.

需要额外说明的一点, 就是事务消息投递到MQ订阅方后, 并不一定能够成功执行. 需要MQ订阅方主动给予消费反馈(ack)

如果MQ订阅方执行远程事务成功, 则给予消费成功的ack, 那么MQ Server可以安全将事务消息移除;如果执行失败, MQ Server需要对消息重新投递, 直至消费成功.

注意事项:

消息中间件在系统中扮演一个重要的角色, 所有的事务消息都需要通过它来传达, 所以消息中间件也需要支持 HAC 来确保事务消息不丢失.

根据业务逻辑的具体实现不同,还可能需要对消息中间件增加消息不重复, 不乱序等其它要求.

执行周期较长、实时性要求不高

例如:

1>跨行转账/汇款业务(两个服务分别在不同的银行中)

2>退货/退款业务

3>财务, 账单统计业务(先发送到消息中间件, 然后进行批量记账)

优秀实践

1.如果业务场景需要强一致性, 那么尽量避免将它们放在不同服务中, 也就是尽量使用本地事务(ACID), 避免使用强一致性的分布式事务.

2.如果业务场景能够接受最终一致性,那么最好是使用基于消息的最终一致性的方案(异步确保型)来解决.

3.如果业务场景需要强一致性, 并且只能够进行分布式服务部署, 那么最好是使用TCC方案而不是2PC方案来解决.

分布式事务常见框架选择:

1.tcc-transaction

tcc-transaction是开源的TCC补偿性分布式事务框架,Git地址:/changmingxie/tcc-transaction

TCC为Try、Confirm、Cancel的缩写:try阶段预留资源尝试提交,confirm阶段确定提交,cancel取消提交释放资源。

1.2.x项目指南地址:/changmingxie/tcc-transaction/wiki/%E4%BD%BF%E7%94%A8%E6%8C%87%E5%8D%971.2.x

侵入性高

2.tx-lcn

介绍:"LCN并不生产事务,LCN只是本地事务的协调者"

LCN分布式事务框架的核心功能是对本地事务的协调控制,框架本身并不创建事务,只是对本地事务做协调控制。因此该框架与其他第三方的框架兼容性强,支持所有的关系型数据库事务,支持多数据源,支持与第三方数据库框架一块使用(例如 sharding-jdbc),在使用框架的时候只需要添加分布式事务的注解即可,对业务的侵入性低。LCN框架主要是为微服务框架提供分布式事务的支持,在微服务框架上做了进一步的事务机制优化,在一些负载场景上LCN事务机制要比本地事务机制的性能更好,4.0以后框架开方了插件机制可以让更多的第三方框架支持进来。

特点:

①支持各种基于spring的db框架

②兼容SpringCloud、Dubbo、motan

③使用简单,低依赖,代码完全开源

④基于切面的强一致性事务框架

⑤高可用,模块可以依赖RPC模块做集群化,TxManager也可以做集群化

⑥支持本地事务和分布式事务共存

⑦支持事务补偿机制,增加事务补偿决策提醒

⑧添加插件拓展机制

3.​​​​​​​GTS–分布式事务解决方案

GTS是一款分布式事务中间件,由阿里巴巴中间件部门研发,可以为微服务架构中的分布式事务提供一站式解决方案。

GTS的核心优势:

性能超强

GTS通过大量创新,解决了事务ACID特性与高性能、高可用、低侵入不可兼得的问题。单事务分支的平均响应时间在2ms左右,3台服务器组成的集群可以支撑3万TPS以上的分布式事务请求。

应用侵入性极低

GTS对业务低侵入,业务代码最少只需要添加一行注解(@TxcTransaction)声明事务即可。业务与事务分离,将微服务从事务中解放出来,微服务关注于业务本身,不再需要考虑反向接口、幂等、回滚策略等复杂问题,极大降低了微服务开发的难度与工作量。

完整解决方案

GTS支持多种主流的服务框架,包括EDAS,Dubbo,Spring Cloud等。

有些情况下,应用需要调用第三方系统的接口,而第三方系统没有接入GTS。此时需要用到GTS的MT模式。GTS的MT模式可以等价于TCC模式,用户可以根据自身业务需求自定义每个事务阶段的具体行为。MT模式提供了更多的灵活性,可能性,以达到特殊场景下的自定义优化及特殊功能的实现。

容错能力强

GTS解决了XA事务协调器单点问题,实现真正的高可用,可以保证各种异常情况下的严格数据一致。

但是不开源!!

​​​​​​​选择

GTS比较NB但是不开源,所以选择tx-lcn

LCN分布式事务框架入门 可看我的另外一篇文章:/qq_38225558/article/details/86133637

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