系统架构大白话聊聊分布式事务

Posted 2021-04-25 码农有道

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什么是分布式事务

简单的来说就是，一个大的操作由两个或者更多的小的操作共同完成。而这些小的操作又分布在不同的网络主机上。这些操作，要么全部成功执行，要么全部不执行。

拿转账的例子来说下什么是分布式事务。张三和李四在不同的城市，存储他们账户信息的服务器也在不同的网络主机上。张三有30元钱，李四有30元钱。张三给李四转账5元就是一个事务。完成这个事务，需要两个操作。首先得从张三账户上扣5元，然后再给李四账户上加5元。事务执行完毕后，必须是两个操作都执行成功，要么都失败。

事务的特性

分布式事务本身就是事务，所以也有事务的特性。事务有四个特征ACID：

原子性（Atomicity）：事务中的各个操作单元要么全部做，要么就全部不做。不能事务执行后，处于只做一半的状态。

一致性（Consistency）：事务执行后，必须由一个一致状态变为另外一个一致状态。

隔离性（Isolation）：事务之间不能相互干扰。

持久性（Durability）：一旦事务完成，对于数据的变更是永久的。

下面我们就以上面转账的例子来说下实现分布式事务的几种方式。

两阶段提交

两阶段提交的大概流程：

第一阶段：正常情况下的操作过程如下：

在第一阶段，主要是事务管理者（经理）发起事务，让各个事务资源方（职员甲乙）确认资源是否满足，并做预处理（冻结）。资源方的操作有可能失败也可能成功。如，张三账户不足5元钱，没办法冻结，就是失败。资源方把操作结果反馈给事务管理者。

异常情况下的操作过程如下：

如果预提交过程中出现任何问题，导致事务不能执行。将会通知资源方进行撤销预提交操作。

第二阶段：如果是职员甲和职员乙都告诉经理，操作成功了。

正常情况下的操作过程如下：

这个时候，张三账户上的金额是25元。李四账户上的金额是35元。

异常情况下的操作过程如下：

这个时候，张三账户上的金额是30元。李四账户上的金额也是30元。

总而言之，事务的执行会分为预提交和提交两步进行。任何一个小操作出问题，导致事务不能完成，将会进行回滚操作。

两阶段提交需要注意的：

1：两阶段提交，要有一个事务管理者协调各方的操作。各方对资源的占用要到整个事务结束后才能释放。这样会影响事务的效率。当并发量大的时候，系统的性能会严重下滑。

3：整个流程需要事务管理者协调各个资源方进行操作。但是，事务管理者可能出现问题。导致没办法进行协调。如，经理生病了。

4：注意幂等性问题。可能存在对资源方重复调用的情况。这种情况下，资源方被调用多次和调用一次的效果要一样。如上例中，经理第二次通知职员甲扣5元的时候，职员甲要像上次一样，告诉经理扣款已经完成。但是，职员甲不能再进行扣款的动作。

基于消息实现

基于消息的实现大概过程如下：

基于消息的分布式事务实现中，引入了消息中间件（助理），负责消息的传递和事务执行状态的询问。这样就降低了系统间的耦合度。

为什么职员甲在进行扣款前，要告诉助理？主要是怕自己扣款成功了，又忘记告诉助理。这个时候，助理也就没办法通知职员乙操作了。告诉助理后，如果职员甲忘记了，助理可以询问职员甲，是否执行成功。进而决定是否该通知职员乙进行加钱操作。

如果职员甲扣款失败，则应该通知助理。助理在这种情况下，就不应再通知职员乙加钱。

基于消息实现的问题：基于消息的分布式事务实现，讲究的是最终一致性。也即所有的本地事务执行完毕后，整个状态的一致。整个事务一般不会有回滚操作。如，当职员乙操作失败的时候，职员应该是再次通知职员乙重试。

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