JAVA应用】如何在java中实现分布式事务

2020-07-15 16:07发布

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2楼 · 2020-07-15 16:34

两阶段提交协议(2PC)

为解决分布式系统的数据一致性问题出现了两阶段提交协议(2 Phase Commitment Protocol),两阶段提交由协调者和参与者组成,共经过两个阶段和三个操作,部分关系数据库如Oracle、MySQL支持两阶段提交协议,本节讲解关系数据库两阶段提交协议。


参考:

2PC:https://en.wikipedia.org/wiki/Two-phase_commit_protocol


2PC协议流程图




1)第一阶段:准备阶段(prepare)

协调者通知参与者准备提交订单,参与者开始投票。

参与者完成准备工作向协调者回应Yes|NO。

2)第二阶段:提交(commit)/回滚(rollback)阶段

协调者根据参与者的投票结果发起最终的提交指令。

如果有参与者没有准备好则发起回滚指令。


一个下单减库存的例子:


[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gg22D205-1571586550916)(https://i.loli.net/2019/10/20/4l8sradhvi1BuqG.png)]


1、应用程序连接两个数据源。

2、应用程序通过事务协调器向两个库发起prepare,两个数据库收到消息分别执行本地事务(记录日志),但不提交,如果执行成功则回复yes,否则回复no。

3、事务协调器收到回复,只要有一方回复no则分别向参与者发起回滚事务,参与者开始回滚事务。

4、事务协调器收到回复,全部回复yes,此时向参与者发起提交事务。如果参与者有一方提交事务失败则由事务协调器发起回滚事务。


2PC的优点:实现强一致性,部分关系数据库支持(Oracle、MySQL等)。

缺点:整个事务的执行需要由协调者在多个节点之间去协调,增加了事务的执行时间,性能低下。

解决方案有:springboot+Atomikos or Bitronix

3PC主要是解决协调者与参与者通信阻塞问题而产生的,它比2PC传递的消息还要多,性能不高。详细参考3PC:

https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_commit_protocol


事务补偿 TCC

TCC事务补偿是基于2PC实现的业务层事务控制方案,它是Try、Confirm和Cancel三个单词的首字母,含义如下:

1、Try 检查及预留业务资源完成提交事务前的检查,并预留好资源。

2、Confirm确定执行业务操作对try阶段预留的资源正式执行。

3、Cancel取消执行业务操作对try阶段预留的资源释放。


下边用一个下单减库存的业务为例来说明:


[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WV6xbtry-1571586550917)(https://i.loli.net/2019/10/20/qndSjc5VOaKMAh8.png)]


1、Try

下单业务由订单服务和库存服务协同完成,在try阶段订单服务和库存服务完成检查和预留资源。

订单服务检查当前是否满足提交订单的条件(比如:当前存在未完成订单的不允许提交新订单)。

库存服务检查当前是否有充足的库存,并锁定资源。

2、Confirm

订单服务和库存服务成功完成Try后开始正式执行资源操作。

订单服务向订单写一条订单信息。

库存服务减去库存。

3、Cancel

如果订单服务和库存服务有一方出现失败则全部取消操作。

订单服务需要删除新增的订单信息。

库存服务将减去的库存再还原。

优点:最终保证数据的一致性,在业务层实现事务控制,灵活性好。

缺点:开发成本高,每个事务操作每个参与者都需要实现try/confirm/cancel三个接口。


注意:TCC的try/confirm/cancel接口都要实现幂等性,在为在try、confirm、cancel失败后要不断重试。


什么是幂等性?

幂等性是指同一个操作无论请求多少次,其结果都相同。

幂等操作实现方式有:

1、操作之前在业务方法进行判断如果执行过了就不再执行。

2、缓存所有请求和处理的结果,已经处理的请求则直接返回结果。

3、在数据库表中加一个状态字段(未处理,已处理),数据操作时判断未处理时再处理。


消息队列实现最终一致性

本方案是将分布式事务拆分成多个本地事务来完成,并且由消息队列异步协调完成,如下图:

下边以下单减少库存为例来说明:




可以把MQ去掉不使用MQ


1、订单服务和库存服务完成检查和预留资源。

2、订单服务在本地事务中完成添加订单表记录和添加“减少库存任务消息”。

3、由定时任务根据消息表的记录发送给MQ通知库存服务执行减库存操作。

4、库存服务执行减少库存,并且记录执行消息状态(为避免重复执行消息,在执行减库存之前查询是否执行过此消息)。

5、库存服务向MQ发送完成减少库存的消息。

6、订单服务接收到完成库存减少的消息后删除原来添加的“减少库存任务消息”。

实现最终事务一致要求:预留资源成功理论上要求正式执行成功,如果执行失败会进行重试,要求业务执行方法实现幂等。


优点 :

由MQ按异步的方式协调完成事务,性能较高。

不用实现try/confirm/cancel接口,开发成本比TCC低。

缺点:

此方式基于关系数据库本地事务来实现,会出现频繁读写数据库记录,浪费数据库资源,另外对于高并发操作不是最佳方案


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