X/Open DTP--分布式事务模型

Posted 2021-04-25 龙果

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一般情况下，我们都接触的是单一资源的事务，也就是单独对一个数据库进行操作。但在分布式系统中需要跨多个资源保证事务一致性。

举个例子：在ATM机取钱的时候，需要对用户的账户进行扣款处理，然后发送一条消息给消息服务器（假设消息服务器是用JMS实现的），由消息服务器异步通过短信通知用户。如果用户取款失败，那么消息服务器不应该发送短信给用户。如何保证 用户帐务扣款 和 消息服务器的消息保持一致性，也就是说 取款成功，消息服务器就持久化消息，然后发送短信给用户，取款失败，消息服务器就回滚消息，啥都不做。

在上面这种情况下，就需要使用分布式事务，也就是跨越多个资源的保证数据一致性。

X/Open DTP(X/Open Distributed Transaction Processing Reference Model) 是X/Open 这个组织定义的一套分布式事务的标准，也就是了定义了规范和API接口，由这个厂商进行具体的实现。这个思想在java 平台里面到处都是。

X/Open DTP 定义了三个组件： AP，TM，RM

AP(Application Program)：也就是应用程序，可以理解为使用DTP的程序

RM(Resource Manager)：资源管理器，这里可以理解为一个DBMS系统，或者消息服务器管理系统，应用程序通过资源管理器对资源进行控制。资源必须实现XA定义的接口

TM(Transaction Manager)：事务管理器，负责协调和管理事务，提供给AP应用程序编程接口以及管理资源管理器

其中，AP 可以和TM 以及 RM 通信，TM 和 RM 互相之间可以通信，DTP模型里面定义了XA接口，TM 和 RM 通过XA接口进行双向通信，例如:TM通知RM提交事务或者回滚事务，RM把提交结果通知给TM。AP和RM之间则通过RM提供的Native API 进行资源控制，这个没有进行约API和规范，各个厂商自己实现自己的资源控制，比如Oracle自己的数据库驱动程序。 

下面一幅图说明了三者的关系：

其中在DTP定了以下几个概念：

事务：一个事务是一个完整的工作单元，由多个独立的计算任务组成，这多个任务在逻辑上是原子的。

全局事务：对于一次性操作多个资源管理器的事务，就是全局事务

分支事务：在全局事务中，某一个资源管理器有自己独立的任务，这些任务的集合作为这个资源管理器的分支任务

控制线程：用来表示一个工作线程，主要是关联AP,TM,RM三者的一个线程，也就是事务上下文环境。简单的说，就是需要标识一个全局事务以及分支事务的关系。

两阶段提交协议：如果一个事务管理器管理着多个资源管理器，如果控制全局事务和分支事务，在DTP里面说明两阶段提交的协议

第一阶段：准备阶段

事务管理器通知资源管理器准备分支事务，资源管理器告之事务管理器准备结果

第二阶段：提交阶段

事务管理器通知资源管理器提交分支事务，资源管理器告之事务管理器结果

下面一幅图演示了正常情况下的两阶段提交，

如果第一阶段某一个资源预提交失败，第二阶段就回滚第一阶段已经预提交成功的资源

 以上是比较正常的情况，但是由于RM有权利自己根据情况提交或者回滚自己的分支事务（官方说法是：Heuristic Decision）那三么就可能出现以下种情况：

1 在TM通知RM提交事务之前，RM分支事务已经提交

2 在TM通知RM提交事务之前，RM分支事务全部回滚

3 在TM通知RM提交事务之前，RM分支事务部分回滚

对于Heuristic Decision标记的分支事务，在没有TM通知RM forget 它之前，RM都必须保存分支事务的信息，等到TM从失败中恢复事务之后，通知RM forget 分支事务，这个时候RM才真正的完成事务。

对于前面两种情况来说，TM会比较好处理，做事务恢复的时候，要么标记全局事务成功，要么标记全局事务回滚，通知RM可以完成分支事务了。对于第三种情况，可能就需要进行决策了，这个具体怎么处理，貌似DTP并没有说明细节，可以交给应用自己去判断。

DTP编程模型

虽然DTP内部的实现比较复杂，但是对于DTP编程模型就比较简单了

1 AP通过TM获取事务

2 AP申明需要哪些RM，TM注册RM

3 AP使用RM完成分支事务

4 AP通过TM提交事务

5 TM通知RM提交事务

而DTP的服务的实现就需要考虑以下几个问题：

• 如何获取TM?

• 如何启动和结束一个事务

• 如何标识一个事务

• 如何保存和传递事务上下文

• 应用如何通过资源管理器操作共享资源

• 资源管理器如何实现准备阶段以及与提交阶段的逻辑

• 如何实现两阶段提交协议

• 如何实现在异常情况下进行事务恢复

其实如果把这几个问题了解清楚了，就可以自己实现一个两阶段提交的分布式事务模型了。