深入浅出Seata的AT模式

Posted 2022-12-02

一、业务背景

在分布式架构中，事务管理是个无法避开的复杂问题，虽然有多种解决方案，但是需要根据业务去选择合适的；

从个人最近几年的实践经验来看，Seata组件的AT模式比较常用，本文从实际的案例出发，来深入分析该模式的原理；

首先创建一个全局事务管理的接口，这里是在Facade服务中开启全局事务；

请求经过三个微服务，并且各个服务都进行数据源的操作，然后模拟链路成功和异常的情况，来分析不同状态的逻辑实现；

二、Seata架构

1、核心组件

三大组件

• TC：事务协调者

即Transaction Coordinator，维护全局和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。

• TM：事务管理器

即Transaction Manager，定义全局事务的范围，开始事务、提交事务，回滚事务。

• RM：资源管理器

即Resource Manager，管理分支事务处理的资源，向TC注册分支事务，报告分支事务的状态，驱动分支事务提交或回滚。

基础交互

TC是需要独立部署的服务，TM和RM是集成在服务中，三大组件相互协作，共同完成分布事务的管理；

2、AT模式

事务模型

AT是Seata默认的模式，需要基于支持本地ACID事务的关系型数据库；Java应用，通过JDBC访问数据库；基于案例流程，先分析AT的事务模型；

2.1 TM负责定义全局事务的边界，向TC申请，开启一个全局事务；

2.2 全局事务创建成功后，生成全局唯一的XID；

2.3 XID会在微服务请求链路上下文中传播；

2.4 RM向TC注册分支事务，并归属到XID对应的全局事务进行调度；

2.5 TM向TC发起相应XID的全局事务提交或回滚决议；

2.6 TC完成对XID管理的全部分支事务提交或回滚的调度；

核心机制

执行阶段：每个微服务的请求完成后，基于本地数据库的事务能力，保证业务数据和回滚日志在同一个本地事务中提交，快速释放连接和对资源的锁定；

完成阶段：全局提交时分支事务已经完成提交，会清理回滚日志，快速结束流程；全局回滚基于XID和BranchID查询回滚日志，完成数据回滚；

数据源代理

在AT模式中，应用需要使用Seata组件中的JDBC代理数据源DataSourceProxy，实现对真正目标数据源的代理访问；

三、案例分析

1、流程分析

案例的简单描述

在案例中涉及三个服务，Facade服务开启全局事务，然后分别请求Account和Quartz服务的更新接口，通过Quartz接口是否抛异常来调试AT模式的原理；

从实际的请求执行来说，绝大多数的请求都是可以执行成功的，而AT模式的异步化提交极大限度的顾及全局事务的效率问题，少数失败的情况也可以通过回滚日志进行反向补偿；

2、写隔离

上述流程分析AT模式的原子性，即多个分支事务要么都成功要么都失败，接下来分析多个事务中的全局锁隔离机制，先看写隔离，假设TX1先开始；

TX1逻辑

• TX1开始本地事务，拿到本地锁，然后执行更新操作；
• TX1本地事务提交前，需要先获取全局锁，否则无法提交；
• TX1获取全局锁并提交，释放本地锁，但未释放全局锁；

TX2逻辑

• TX2此时开始本地事务，拿到本地锁；
• TX2执行本地事务提交前，尝试获取全局锁；
• 由于全局锁被TX1持有，TX2会重试等待全局锁；

假设TX1全局提交

• TX1如果全局事务提交，会释放全局锁；
• TX2获取全局锁成功，执行本地事务提交；

假设TX1全局回滚

• TX1如果全局事务回滚，要重新获取数据的本地锁，进行回滚的补偿动作；
• TX2如果仍在等待全局锁，并且还持有本地锁，TX1事务回滚失败，会不断的重试；
• 当TX2等待全局锁超时，会放弃全局锁并回滚本地事务，释放本地锁；
• TX1最终获取数据的本地锁，完成回滚动作；

在该过程中，TX1在结束前一直持有全局锁，TX2获取不到全局锁无法对相同的数据执行更新动作，所以避免了脏写的问题；

3、读隔离

在数据库本地隔离级别为读已提交或以上的基础上，Seata的AT模式默认全局隔离级别是读未提交；如果需要全局的读已提交，可以通过SELECT FOR UPDATE语句的代理；

该语句的执行也需要获取全局锁，如果全局锁被TX1持有，TX2会释放本地锁，查询会被阻塞并进行重试，拿到全局锁读取成功后返回；

四、对比XA模式

XA是一个分布式事务分段提交协议；事务管理器即TM：作为全局事务的调度者，负责整个事务中本地资源的提交和回滚；本地资源管理器即RM：大部分关系型数据库都实现了XA接口；

TM先向所有的参与事务的RM发送确认请求，根据确认的结果，判断是调用RM的commit提交还是rollback回滚；

XA具有强一致性，在2段提交的过程中，会持有资源的锁，如果是在交易下单等复杂链路中，并且并发量很高，会存在长事务风险，XA无法满足该类高并发的场景；

而在Seata的AT模式中，在服务执行完成后，直接进行RM提交和资源释放，提供了对CAP理论相对平衡的解决方案，并且没有侵入业务工程；

五、参考源码

应用仓库：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-flyer-parent

组件封装：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-frame-parent