7.Seata分布式事务 - 2.Seata使用 - 《Java架构师-2021》

1.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模式是阿里首推的模式,阿里云上有商用版本的GTS（Global Transaction Service 全局事务服务）
官网：https://seata.io/zh-cn/index.html
源码: https://github.com/seata/seata
官方Demo: https://github.com/seata/seata-samples
seata版本：v1.4.0
1.1 Seata的三大角色
在 Seata 的架构中，一共有三个角色：
TC (Transaction Coordinator) - 事务协调者
维护全局和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。
TM (Transaction Manager) - 事务管理器
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
管理分支事务处理的资源，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。
其中，TC 为单独部署的 Server 服务端，TM 和 RM 为嵌入到应用中的 Client 客户端。
在 Seata 中，一个分布式事务的生命周期如下：

1.TM 请求 TC 开启一个全局事务。TC 会生成一个 XID 作为该全局事务的编号。XID，会在微服务的调用链路中传播，保证将多个微服务的子事务关联在一起。
当一进入事务方法中就会生成XID ， global_table 就是存储的全局事务信息，
2.RM 请求 TC 将本地事务注册为全局事务的分支事务，通过全局事务的 XID 进行关联。
当运行数据库操作方法，branch_table 存储事务参与者
3.TM 请求 TC 告诉 XID 对应的全局事务是进行提交还是回滚。
4.TC 驱动 RM 们将 XID 对应的自己的本地事务进行提交还是回滚。

1.2 设计思路
AT模式的核心是对业务无侵入，是一种改进后的两阶段提交，其设计思路如图
第一阶段
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。核心在于对业务sql进行解析，转换成undolog，并同时入库，这是怎么做的呢？先抛出一个概念DataSourceProxy代理数据源，通过名字大家大概也能基本猜到是什么个操作，后面做具体分析
参考官方文档： https://seata.io/zh-cn/docs/dev/mode/at-mode.html

第二阶段
分布式事务操作成功，则TC通知RM异步删除undolog

分布式事务操作失败，TM向TC发送回滚请求，RM 收到协调器TC发来的回滚请求，通过 XID 和 Branch ID 找到相应的回滚日志记录，通过回滚记录生成反向的更新 SQL 并执行，以完成分支的回滚。

整体执行流程

1.3 设计亮点
相比与其它分布式事务框架，Seata架构的亮点主要有几个:

应用层基于SQL解析实现了自动补偿，从而最大程度的降低业务侵入性；
将分布式事务中TC（事务协调者）独立部署，负责事务的注册、回滚；
通过全局锁实现了写隔离与读隔离。

1.4 存在的问题
性能损耗
一条Update的SQL，则需要全局事务xid获取（与TC通讯）、before image（解析SQL，查询一次数据库）、after image（查询一次数据库）、insert undo log（写一次数据库）、before commit（与TC通讯，判断锁冲突），这些操作都需要一次远程通讯RPC，而且是同步的。另外undo log写入时blob字段的插入性能也是不高的。每条写SQL都会增加这么多开销,粗略估计会增加5倍响应时间。
性价比
为了进行自动补偿，需要对所有交易生成前后镜像并持久化，可是在实际业务场景下，这个是成功率有多高，或者说分布式事务失败需要回滚的有多少比率？按照二八原则预估，为了20%的交易回滚，需要将80%的成功交易的响应时间增加5倍，这样的代价相比于让应用开发一个补偿交易是否是值得？
全局锁
热点数据
相比XA，Seata 虽然在一阶段成功后会释放数据库锁，但一阶段在commit前全局锁的判定也拉长了对数据锁的占有时间，这个开销比XA的prepare低多少需要根据实际业务场景进行测试。全局锁的引入实现了隔离性，但带来的问题就是阻塞，降低并发性，尤其是热点数据，这个问题会更加严重。
回滚锁释放时间
Seata在回滚时，需要先删除各节点的undo log，然后才能释放TC内存中的锁，所以如果第二阶段是回滚，释放锁的时间会更长。
死锁问题
Seata的引入全局锁会额外增加死锁的风险，但如果出现死锁，会不断进行重试，最后靠等待全局锁超时，这种方式并不优雅，也延长了对数据库锁的占有时间。

2. Seata快速开始
2.1 Seata Server（TC）环境搭建
https://seata.io/zh-cn/docs/ops/deploy-guide-beginner.html
步骤一：下载安装包
https://github.com/seata/seata/releases

Server端存储模式（store.mode）支持三种：

file：(默认)单机模式，全局事务会话信息内存中读写并持久化本地文件root.data，性能较高(默认）
db：（5.7+）高可用模式，全局事务会话信息通过db共享，相应性能差些
- 打开config/file.conf
- 修改mode=”db”
- 修改数据库连接信息（URL\USERNAME\PASSWORD)
- 创建数据库seata_server
- 新建表：可以去seata提供的资源信息中下载：
  - 点击查看
  - \script\server\db\mysql.sql
    - branch 表存储事务参与者的信息

store { 
  mode = "db" 
  db {
    ## the implement of javax.sql.DataSource, such as DruidDataSource(druid)/BasicDataSource(dbcp)/HikariDataSource(hikari) etc.
    datasource = "druid"
    ## mysql/oracle/postgresql/h2/oceanbase etc.
    dbType = "mysql"
    driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver"
    url = "jdbc:mysql://192.168.65.220:3306/seata_server"
    user = "root"
    password = "123456"
    minConn = 5
    maxConn = 30
    globalTable = "global_table"
    branchTable = "branch_table"
    lockTable = "lock_table"
    queryLimit = 100
    maxWait = 5000
  } 
}

redis：Seata-Server 1.3及以上版本支持,性能较高,存在事务信息丢失风险,请提前配置适合当前场景的redis持久化配置

资源目录：https://github.com/seata/seata/tree/1.3.0/script

client

存放client端sql脚本，参数配置

config-center

各个配置中心参数导入脚本，config.txt(包含server和client，原名nacos-config.txt)为通用参数文件

server

server端数据库脚本及各个容器配置

db存储模式+Nacos(注册&配置中心)部署
步骤五：配置Nacos注册中心负责事务参与者（微服务）和TC通信
将Seata Server注册到Nacos，修改conf目录下的registry.conf配置

然后启动注册中心Nacos Server

#进入Nacos安装目录，linux单机启动
bin/startup.sh -m standalone
# windows单机启动
bin/startup.bat

注意：如果配置了seata server使用nacos作为配置中心，则配置信息会从nacos读取，file.conf可以不用配置。客户端配置registry.conf使用nacos时也要注意group要和seata server中的group一致，默认group是”DEFAULT_GROUP”
获取/seata/script/config-center/config.txt，修改配置信息

配置事务分组，要与客户端配置的事务分组一致
#my_test_tx_group需要与客户端保持一致 default需要跟客户端和registry.conf中registry中的cluster保持一致
（客户端properties配置：spring.cloud.alibaba.seata.tx‐service‐group=my_test_tx_group）
事务分组：异地机房停电容错机制
my_test_tx_group 可以自定义比如：（guangzhou、shanghai…），对应的client也要去设置

seata.service.vgroup-mapping.projectA=guangzhou

default 必须要等于 registry.confi cluster = “default”
配置参数同步到Nacos
shell:

sh ${SEATAPATH}/script/config-center/nacos/nacos-config.sh -h localhost -p 8848 -g SEATA_GROUP -t 5a3c7d6c-f497-4d68-a71a-2e5e3340b3ca

参数说明：
-h: host，默认值 localhost
-p: port，默认值 8848
-g: 配置分组，默认值为 ‘SEATA_GROUP’
-t: 租户信息，对应 Nacos 的命名空间ID字段, 默认值为空 ‘’

精简配置

service.vgroupMapping.my_test_tx_group=default
service.default.grouplist=127.0.0.1:8091
service.enableDegrade=false
service.disableGlobalTransaction=false
store.mode=db
store.db.datasource=druid
store.db.dbType=mysql
store.db.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
store.db.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata?useUnicode=true
store.db.user=root
store.db.password=root
store.db.minConn=5
store.db.maxConn=30
store.db.globalTable=global_table
store.db.branchTable=branch_table
store.db.queryLimit=100
store.db.lockTable=lock_table
store.db.maxWait=5000

步骤七：启动Seata Server

源码启动: 执行server模块下io.seata.server.Server.java的main方法
命令启动: bin/seata-server.sh -h 127.0.0.1 -p 8091 -m db -n 1 -e test

启动Seata Server

bin/seata-server.sh   -p 8091  -n 1

bin/seata-server.sh   -p 8092  -n 2

bin/seata-server.sh   -p 8093  -n 3

启动成功，默认端口8091

在注册中心中可以查看到seata-server注册成功

2.2 Seata Client快速开始
声明式事务实现（@GlobalTransactional）
接入微服务应用
业务场景：
用户下单，整个业务逻辑由三个微服务构成：

订单服务：根据采购需求创建订单。
库存服务：对给定的商品扣除库存数量。

1）启动Seata server端，Seata server使用nacos作为配置中心和注册中心（上一步已完成）
2）配置微服务整合seata
第一步：添加pom依赖

<!-- seata-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
</dependency>

第二步：各微服务对应数据库中添加undo_log表

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;

第五步：修改register.conf,配置nacos作为registry.type&config.type，对应seata server也使用nacos
注意：需要指定group = “SEATA_GROUP”，因为Seata Server端指定了group = “SEATA_GROUP” ，必须保证一致

registry {
  # file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
  type = "nacos"
  nacos {
      serverAddr = "localhost"
      namespace = ""
      cluster = "default"
      group = "SEATA_GROUP"
  }
}
config {
  # file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3、springCloudConfig
  type = "nacos"
  nacos {
    serverAddr = "localhost"
    namespace = ""
    group = "SEATA_GROUP"
  }
}

如果出现这种问题:
一般大多数情况下都是因为配置不匹配导致的：
1.检查现在使用的seata服务和项目maven中seata的版本是否一致
2.检查tx-service-group，nacos.cluster，nacos.group参数是否和Seata Server中的配置一致
跟踪源码：seata/discover包下实现了RegistryService#lookup，用来获取服务列表

NacosRegistryServiceImpl#lookup
》String clusterName = getServiceGroup(key);  #获取seata server集群名称
》List<Instance> firstAllInstances = getNamingInstance().getAllInstances(getServiceName(), getServiceGroup(), clusters)

第六步：修改application.yml配置
配置seata 服务事务分组，要与服务端nacos配置中心中service.vgroup_mapping的后缀对应

server:
  port: 8020
spring:
  application:
    name: order-service
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group:
          my_test_tx_group # seata 服务事务分组
  datasource:
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
    druid:
      driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
      url: jdbc:mysql://localhost:3306/seata_order?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=Asia/Shanghai
      username: root
      password: root
      initial-size: 10
      max-active: 100
      min-idle: 10
      max-wait: 60000
      pool-prepared-statements: true
      max-pool-prepared-statement-per-connection-size: 20
      time-between-eviction-runs-millis: 60000
      min-evictable-idle-time-millis: 300000
      test-while-idle: true
      test-on-borrow: false
      test-on-return: false
      stat-view-servlet:
        enabled: true
        url-pattern: /druid/*
      filter:
        stat:
          log-slow-sql: true
          slow-sql-millis: 1000
          merge-sql: false
        wall:
          config:
            multi-statement-allow: true

第七步：微服务发起者（TM 方）需要添加@GlobalTransactional注解

@Override
//@Transactional
@GlobalTransactional(name="createOrder")
public Order saveOrder(OrderVo orderVo){
    log.info("=============用户下单=================");
    log.info("当前 XID: {}", RootContext.getXID());
    // 保存订单
    Order order = new Order();
    order.setUserId(orderVo.getUserId());
    order.setCommodityCode(orderVo.getCommodityCode());
    order.setCount(orderVo.getCount());
    order.setMoney(orderVo.getMoney());
    order.setStatus(OrderStatus.INIT.getValue());
    Integer saveOrderRecord = orderMapper.insert(order);
    log.info("保存订单{}", saveOrderRecord > 0 ? "成功" : "失败");
    //扣减库存
    storageFeignService.deduct(orderVo.getCommodityCode(),orderVo.getCount());
    //扣减余额
    accountFeignService.debit(orderVo.getUserId(),orderVo.getMoney());
    //更新订单
    Integer updateOrderRecord = orderMapper.updateOrderStatus(order.getId(),OrderStatus.SUCCESS.getValue());
    log.info("更新订单id:{} {}", order.getId(), updateOrderRecord > 0 ? "成功" : "失败");
    return order;
}

测试
分布式事务成功，模拟正常下单、扣库存，扣余额
分布式事务失败，模拟下单扣库存成功、扣余额失败，事务是否回滚