本地事务和分布式事务工作实践

Posted 2021-04-25 龙果

 

一、从事务的历史说起

想了解事务，我们从事务的历史说起。

在Windows平台上，事务的概念最开始出现在关系型数据库中，但是随着.net平台的发展，事务包括的的范围也越来越宽，先一睹为快，在关系型数据库中的事务是通过begin transaction，rollback transaction, commit 等关键字来实现事务的。

BEGIN TRANSACTION  

UPDATE [dbo].[T_ACCOUNT] SET BALANCE = BALANCE + @amount WHERE ID = @toAccount  

IF @@ERROR <> 0   

BEGIN 

    ROLLBACK TRANSACTION  

END 

ELSE

    COMMIT TRANSACTION

随着面象对象的发展，.net的诞生，在.net 1.* 的版本中，可以通过ADO.NET来实现数据库的事务。把事务交给业务程序来控制，使业务程序的本职发挥的淋漓尽致，而从数据库的角度来看，数据库也能更专一的进行数据的存储。达到了各尽其责的效果。

using (DbTransaction transaction = connection.BeginTransaction())

 {

    command.Transaction = transaction;

     try

    {

        command.ExecuteNonQuery();

        transaction.Commit();

    }

    catch (Exception ex)

    {

        transaction.Rollback();

        throw new Exception(ex.Message);

    }

}

万物是发展的，程序的发展也是永无止境的。某天有一个需求：创建一个客户信息，其中包括姓名和头像。姓名保存在数据库，头像保存在服务器的硬盘中。

姓名和头像的保存有一个失败都是一个不完整的操作，都要回滚到初始状态。用ADO.NET的事务显示不能实现这个要求。因为回滚资源包括了数据库和硬盘。基于这种情况，.net 2.0推出了System.Transactions事务。

using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())

{

    bankService.Pay("111", 50);

    bankService.Receipt("222", 50);

     transactionScope.Complete();

}

System.Transactions名称空间下的事务，是.net的主推事务。

二、事务有关概念

第一节，我们都用代码把事务实践了一把，那还有必要来说事务的概念和事务在运行过程中涉及到的对象呢？如果你想深入了解事务，这一步是必须的。

事务的定义和属性

1，什么是事务：它是一个操作序列，这些操作要么都执行，要么都不执行，它是一个不可分割的工作单位。

2，事务特性：接触事务，都是从事务的ACID开始，原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。每个特性的定义僵硬，枯燥，不易理解，读了好几篇都有让人想跳楼的欲望。今儿换一个方式来说事务特性。

银行转款是事务的经典示例，可能因为钱与银行扯的上关系，一提到银行，大家都精神倍爽，为了不另类，所以我也决定用银行转款来说事务的四大特性。

2.1、原子性：银行转款分为”转出”和”接收”两步，比如给异地结婚的朋友送礼金，自己的钱已经转出去了，但是朋友没有收到礼金，这时大家都心急如焚。所以转款必须要保证”转出”和”接收”要么都成功，要么都不成功。这就是转款的原子性。

2.2、一致性：给朋友转款888元RMB作为婚礼的礼金，但是朋友只收到777元RMB。这时你不爽了，你朋友也不爽，所以转款要必须保证数据的一致性。

2.3、隔离性：转款分为”转出”和”接收”两步，理论上是可以同时进行的，但是在实际生活中确有时间差，即使相差0.0001秒，在这段时间里，自己的账户和朋友的账户都不能进行查询操作，即使查询了，也是处于一种等待状态。在这期间外界无法对数据进行查询访问，所以称之为隔离性。

2.4、持久性：转款这个操作被银行记录起来，过很多年后，你都还能查询到转款这个记录。这就是持久性。

事务涉及的对象

1，资源：应用程序存储和获取数据的地方，可以是数据库，文件，也可以是内存。如果是应用程序的事务块代码中涉及到的数据库，文件，内存，那这些资源就称为事务型资源。

2，资源管理器：在事务模型中，应用不是直接访问资源，而是通过中间介访问资源，这个中间介就叫资源管理器。资源分为可持久化资源（对应了持久化资源管理），易失资源（对应了易失资源管理器）。

3，事务管理器：实现事务的开始，提交，回滚。

事务提升

要认识事务提升，必须要弄清楚事务管理器的类型。如下作了非常详细的介绍：

1、轻量级事务管理器：作用于开启事务的应用程序域，只能包含一个持久化资源，如果再添加一个持久化资源，将被轻量级事务管理器忽略。但是可以登记多个易失资源。目前轻量级事务管理器只支持SQL 2005以及SQL2005以上的版本持久化资源。

2、内核事务管理器：在Vista被引入，并后续于Windows Server 2008，WIN7。引入内核事务管理器主要是把文件管理（NTFS文件系统）和注册表管理纳入事务范畴。我们将那些支持事务的文件系统和注册表叫作事务型文件系统（TxF）和事务型注册表（TxR）。

之所以称为内核事务管理器，是因它运行在内核模式上，而不是在用户模式上。同样内核事务管理器只支持一个持久化资源。

3、分布式事务协调器：每一台电脑上只有一个分布式事务协调器，它管理了当前计算机的所有事务资源。它可以跨程序域，跨进程，跨机器，跨网络来执行事务。

当事务跨机器时，每台机器的分布式事务协调器按照相应的协议工作，实现对整个事务的管理，它对应的事务管理协议有Ole-Tx和WS-Atomic Transaction（WS-AT）这些。 分布式事务协调器能够管理一个分布式事务涉及的所有事务型资源，不管具体的事务型资源分布在何处。

事务提升：事务是一个动态执行的操作序列，在整个过程中，不可能预知资源的登记情况。所以轻量级事务管理器作为默认的事务管理器，随着事务的逐步执行，如果涉及到内核事务资源，那么将提升为内核事务管理器。

如果出现对多个事务资源的访问，或者当前事务涉及跨域（调用另外一个服务），就会提升为分布式事务协调器。Windows采用事务提升机制进行事务管理器的选择。

三、事务的分类

1本地事务

轻量级事务管理器，内核事务管理器都只支持本地事务。本地事务相对简单，这儿不作重点简述。

2分布式事务

理解分布式事务是怎样实现的，事务提交树是关键。

事务提交树：事务提交树的根是事务初始化服务所在的机器的DTC，它在整个事务提交过程中充当着总协调者，又被称为全局提交协调器。资源管理器充当着事务提交树的叶子节点，它们的父结点为本机的DTC，分布于不同机器的DTC按照事务的传播路径形成了上下级关系。

　　

在一个分布式事务中，事务的初始化和提交是属于一个对象，只有最初开始的事务才能被提交，我们将这种能被初始化和提交的事务称作可提交事务。随着参与者逐个登记到事务中，它们本地的事务实际上依赖着这个最初开始的事务，所以我们称这种事务叫依赖事务。

 

四、示例

文件事务

在MSDN上对文件事务有详细的阐述  使用文件系统事务增强您的应用程序  我们如果是仔细阅读这篇文章不难发现他提供了一个.exe类型文件的下载。

先把这个TxF2007_07.exe文件下载到本地硬盘，执行它，可以得到一个关于 c#的 KtmIntegration.csproj 的项目，我们用visual studio来打开这个项目，并且重新重成这个项目，可以得到一个KtmIntegration.dll文件。

在你要实现的文件事务的项目中引入这个.dll文件，那你就可以很顺利的实现文件事务的操作了。具体代码：

using System;

using System.IO;

using System.Transactions;

using Microsoft.KtmIntegration;

namespace Exercise.WebLocalTransaction

{

    public partial class Test02 : System.Web.UI.Page

    {

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())

            {

                try

                {

                    FileStream stream = TransactedFile.Open(

                        @"D:/Sam Xiao.txt"

                        , FileMode.OpenOrCreate

                        , FileAccess.ReadWrite

                        , FileShare.ReadWrite);

                    StreamWriter writer = new StreamWriter(stream);

                    writer.WriteLine(String.Concat("执行一个事务代码：",DateTime.Now.ToString(),Environment.NewLine));

                    writer.Close();

                    //int x = 0;

                    //int y = 10;

                    //int z = y / x;

                    transactionScope.Complete();

                }

                catch

                {

                }

            }

        }

    }

}

不要忘记了引入using Microsoft.KtmIntegration;名称空间。在段代码没有异常的情况下，我们可以看到D盘里顺利创建了一个关于Sam Xiao.txt的文件。我们故意在这段代码中抛出一个被0整除的异常，那么整个操作就会回滚。

分布式事务

在.net平台上，主要是通过WCF的手段来实现程序的分布式开发。在WCF事务体系：主要解决了事务在服务中的流转，以及解决服务内部直接或间接访问事务型资源的协作。

用WCF来演示事务的时候，要选择好WCF的绑定类型，有一部份绑定是不支持WCF的事务传播的。我们选择wsHttpBinding 来做WCF的事务演示。

1，首先定义好WCF的服务契约

[ServiceContract(Name = "IBankingService")]

public interface IBankingService

{

      

    [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]

    [OperationContract(Name = "Transfer")]

    void Transfer(string fromAccountId, string toAccountId, double amount);

    [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]

    [OperationContract(Name = "Pay")]

    bool Pay(String accountID, double amount);

    [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]

    [OperationContract(Name = "Receipt")]

    bool Receipt(String accountID, double amount);

}

2，实现WCF的服务

[ServiceBehavior(TransactionIsolationLevel = System.Transactions.IsolationLevel.Serializable)]

public class BankingService : IBankingService

{

    [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]

    public void Transfer(string fromAccountId, string toAccountId, double amount)

    {

        throw new NotImplementedException();

    }

    [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]

    public bool Pay(string accountID, double amount)

    {

        throw new NotImplementedException();

    }

    [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]

    public bool Receipt(string accountID, double amount)

    {

        throw new NotImplementedException();

    }

}

3，WCF宿主配置

<system.serviceModel>

      <behaviors>

          <serviceBehaviors>

              <behavior name="sBehaviorConfig">

                  <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />

                  <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="true" />

              </behavior>

          </serviceBehaviors>

      </behaviors>

      <bindings>

        <wsHttpBinding>

          <binding name="wshttpConfig" transactionFlow="true" >

            <security mode="None" />

          </binding>

        </wsHttpBinding>

      </bindings>

      

      <services>

        <service name="Exercise.Service.BankingService" behaviorConfiguration="sBehaviorConfig">

          <endpoint address="mex"  binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="wshttpConfig" contract="Exercise.Contract.IBankingService"></endpoint>

        </service>

      </services>

      <serviceHostingEnvironment multipleSiteBindingsEnabled="true" />

    </system.serviceModel>

4，WCF客户端配置

<system.serviceModel>

    <bindings>

      <wsHttpBinding>

        <binding name="WSHttpBinding_IBankingService" transactionFlow="true">

          <security mode="None" />

        </binding>

      </wsHttpBinding>

    </bindings>

    <client>

      <endpoint address="http://localhost:9100/BankingService.svc/mex"

          binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="WSHttpBinding_IBankingService"

          contract="Exercise.Contract.IBankingService" name="WSHttpBinding_IBankingService" />

    </client>

  </system.serviceModel>

5，调用服务

IBankingService bankService = WcfProxy.CreateProxy<IBankingService>("WSHttpBinding_IBankingService");

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

    using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())

    {

        bankService.Pay("111", 50);

        bankService.Receipt("222", 50);

        transactionScope.Complete();

    }

}

此时我们WCF演示事务的五步曲就完成了。我们做敏捷开发都知道，可运行的代码高于详细的文档。如果还有不太明白的地方，可以在网上搜索

 

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