线上的分布式事务是什么样的？以python的saga为例

Posted 2021-08-16 SegmentFault

来源：SegmentFault 思否社区

银行跨行转账业务是一个典型分布式事务场景，假设A需要跨行转账给B，那么就涉及两个银行的数据，无法通过一个数据库的本地事务保证转账的ACID，只能够通过分布式事务来解决。

分布式事务

分布式事务在分布式环境下，为了满足可用性、性能与降级服务的需要，降低一致性与隔离性的要求，一方面遵循 BASE 理论：

• 基本业务可用性（Basic Availability）

• 柔性状态（Soft state）

• 最终一致性（Eventual consistency）

另一方面，分布式事务也部分遵循 ACID 规范：

• 原子性：严格遵循

• 一致性：事务完成后的一致性严格遵循；事务中的一致性可适当放宽

• 隔离性：并行事务间不可影响；事务中间结果可见性允许安全放宽

• 持久性：严格遵循

SAGA

Saga是这一篇数据库论文 SAGAS 提到的一个分布式事务方案。其核心思想是将长事务拆分为多个本地短事务，由Saga事务协调器协调，如果各个本地事务成功完成那就正常完成，如果某个步骤失败，则根据相反顺序一次调用补偿操作。

目前可用于SAGA的开源框架，主要为Java语言，其中以seata为代表。我们的例子采用go语言，使用的分布式事务框架为 https://github.com/yedf/dtm ，它对分布式事务的支持非常优雅。下面来详细讲解SAGA的组成：

DTM事务框架里，有3个角色，与经典的XA分布式事务一样：

• AP/应用程序，发起全局事务，定义全局事务包含哪些事务分支

• RM/资源管理器，负责分支事务各项资源的管理

• TM/事务管理器，负责协调全局事务的正确执行，包括SAGA正向/逆向操作的执行

下面看一个成功完成的SAGA时序图，就很容易理解SAGA分布式事务：

SAGA实践

对于我们要进行的银行转账的例子，我们将在正向操作中，进行转入转出，在补偿操作中，做相反的调整。

首先我们创建账户余额表：

CREATE TABLE dtm_busi.`user_account` (
  `id` int(11) AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  `user_id` int(11) not NULL UNIQUE ,
  `balance` decimal(10,2) NOT NULL DEFAULT '0.00',
  `create_time` datetime DEFAULT now(),
  `update_time` datetime DEFAULT now()
);

我们先编写核心业务代码，调整用户的账户余额

def saga_adjust_balance(cursor, uid, amount):
  affected = utils.sqlexec(cursor, "update dtm_busi.user_account set balance=balance+%d where user_id=%d and balance >= -%d" %(amount, uid, amount))
  if affected == 0:
    raise Exception("update error, balance not enough")

下面我们来编写具体的正向操作/补偿操作的处理函数

@app.post("/api/TransOutSaga")
def trans_out_saga():
  saga_adjust_balance(c, out_uid, -30)
  return {"dtm_result": "SUCCESS"}

@app.post("/api/TransOutCompensate")
def trans_out_compensate():
  saga_adjust_balance(c, out_uid, 30)
  return {"dtm_result": "SUCCESS"}

@app.post("/api/TransInSaga")
def trans_in_saga():
  saga_adjust_balance(c, in_uid, 30)
  return {"dtm_result": "SUCCESS"}

@app.post("/api/TransInCompensate")
def trans_in_compensate():
  saga_adjust_balance(c, in_uid, -30)
  return {"dtm_result": "SUCCESS"}

到此各个子事务的处理函数已经OK了，然后是开启SAGA事务，进行分支调用

# 这是dtm服务地址
dtm = "http://localhost:8080/api/dtmsvr"
# 这是业务微服务地址
svc = "http://localhost:5000/api"

    req = {"amount": 30}
    s = saga.Saga(dtm, utils.gen_gid(dtm))
    s.add(req, svc + "/TransOutSaga", svc + "/TransOutCompensate")
    s.add(req, svc + "/TransInSaga", svc + "/TransInCompensate")
    s.submit()

至此，一个完整的SAGA分布式事务编写完成。

如果您想要完整运行一个成功的示例，那么参考这个例子 yedf/dtmcli-py-sample ，将它运行起来非常简单

# 部署启动dtm
# 需要docker版本18以上
git clone https://github.com/yedf/dtm
cd dtm
docker-compose up

# 另起一个命令行
git clone https://github.com/yedf/dtmcli-py-sample
cd dtmcli-py-sample
pip3 install flask dtmcli requests
flask run

# 另起一个命令行
curl localhost:5000/api/fireSaga

处理网络异常

假设提交给dtm的事务中，调用转入操作时，出现短暂的故障怎么办？按照SAGA事务的协议，dtm会重试未完成的操作，这时我们要如何处理？故障有可能是转入操作完成后出网络故障，也有可能是转入操作完成中出现机器宕机。如何处理才能够保障账户余额的调整是正确无问题的？

这类网络异常的妥当处理，是分布式事务中的大难题，异常情况包括三类：重复请求、空补偿、悬挂，都需要正确处理

DTM提供了子事务屏障功能，保证上述异常情况下的业务逻辑，只会有一次正确顺序下的成功提交。（子事务屏障详情参考 分布式事务最经典的七种解决方案 的子事务屏障环节）

我们把处理函数调整为：

@app.post("/api/TransOutSaga")
def trans_out_saga():
  with barrier.AutoCursor(conn_new()) as cursor:
    def busi_callback(c):
      saga_adjust_balance(c, out_uid, -30)
    barrier_from_req(request).call(cursor, busi_callback)
  return {"dtm_result": "SUCCESS"}

这里的barrier_from_req(request).call(cursor, busi_callback)调用会使用子事务屏障技术，保证busi_callback回调函数仅被提交一次

您可以尝试多次调用这个TransIn服务，仅有一次余额调整。

处理回滚

假如银行将金额准备转入用户2时，发现用户2的账户异常，返回失败，会怎么样？我们调整处理函数，让转入操作返回失败

@app.post("/api/TransInSaga")
def trans_in_saga():
  return {"dtm_result": "FAILURE"}

我们给出事务失败交互的时序图

这里有一点，TransIn的正向操作什么都没有做，就返回了失败，此时调用TransIn的补偿操作，会不会导致反向调整出错了呢？

不用担心，前面的子事务屏障技术，能够保证TransIn的错误如果发生在提交之前，则补偿为空操作；TransIn的错误如果发生在提交之后，则补偿操作会将数据提交一次。

您可以将返回错误的TransIn改成：

@app.post("/api/TransInSaga")
def trans_in_saga():
  with barrier.AutoCursor(conn_new()) as cursor:
    def busi_callback(c):
      saga_adjust_balance(c, in_uid, 30)
    barrier_from_req(request).call(cursor, busi_callback)
  return {"dtm_result": "FAILURE"}

最后的结果余额依旧会是对的，原理可以参考： 分布式事务最经典的七种解决方案 的子事务屏障环节

小结

在这篇文章里，我们介绍了SAGA的理论知识，也通过一个例子，完整给出了编写一个SAGA事务的过程，涵盖了正常成功完成，异常情况，以及成功回滚的情况。相信读者通过这边文章，对SAGA已经有了深入的理解。

文中使用的dtm是新开源的Golang分布式事务管理框架，功能强大，支持TCC、SAGA、XA、事务消息等事务模式，支持Go、python、php、node、csharp等语言的。同时提供了非常简单易用的接口。

阅读完此篇干货，欢迎大家访问项目 ，给颗星星支持！

项目地址：https://github.com/yedf/dtm

---

点击左下角阅读原文，到  SegmentFault 思否社区  和文章作者展开更多互动和交流，扫描下方” 二维码 “或在“ 公众号后台 “ 回复“  入群  ”即可加入我们的 技术交流群 ，收获更多的技术文章~

- END -