Hadoop分布式事务处理新突破

Posted 2021-04-25 星环科技

2015年7月23日的中国Hadoop技术峰会首日，在全体会议上，来自ebay，星环科技，IBM与Cloudera四家公司的代表先后上台发表讲话。内容从Hadoop技术与发展概览到最新Pow-er平台的发布，几乎涵盖了当今中国业内Hadoop大数据技术的所有热点。

其中，本次技术峰会主办方星环科技的代表也是本次峰会的联合主席——星环科技创始人兼 CTO孙元浩的发言，不同于其他代表展望Hadoop未来发展的基调，而是从十五年前Eric的一篇演讲入手，提出了Hadoop技术发展中分布式事务处理一致性的困难。他从CAP定理开始，提出了实现一致性的矛盾所在，尤其是保障一致性与可用性的困难。但是随后孙元浩进行了ACID详解，理论上阐述了星环科技对分布式事务处理一致性的两种解决方案。并同时通过PPT演示展现了星环科技Transwarp Inceptor对当前分布式事务处理一致性问题解决的处理方案及其优越性。

演说的一开始，孙元浩简要概述了CAP理论的历史，即从1998年Eric Brewer提出理论假设一直到2002年被证明的过程。紧接着他通过CAP的三选二定理，

指出在数据一致性（C）、系统高可用性（A）、容忍网络隔离（P）中，容忍网络隔离是必选项，也就是只有CP与AP两种可行组合选项。

随后，孙元浩用三张PPT进行了CAP定理图解展示，详细地阐述了CA、CP、AP三种组合的各自优劣。

基于此，又对数据一致性和系统高可用性做出了比较。同时，也站在考虑一致性的背景之下，对Local Transaction与Global Transaction进行了定义解释，并将它们放在了对比的平台上。

孙元浩重新解读CAP定理的内涵，是这次演讲中的一个转折点。他将Eric在2012年的一篇文章《CAP Twelve Years Later: How the "Rules" Have Changed》作为对CAP定理“辩护”的开始，提出结论：经过重新解释后的CAP定理意味着创建一个保证一致性的高可靠系统是完全有可能的。随即，进一步叙述了Multiple replicas + Paxos可以提供一致性+更好的可用性（Availability)，而Multiple replicas + Paxos + 2PC（两阶段提交）可以实现Global Transactions。此外，孙元浩还从OLTP在线交易系统和DATA Warehouse两方面的优势论述了选择Global Transaction的理由。

孙元浩对ACID的详解，受到在场不少听众的关注。ACID，即是Atomicity（事务的所有操作在数据库中要么全部正确反映出来，要么完全不反映），Consistency（一个事务在独立执行时，该事务保持数据库状态的一致性），Isolation（并发事务执行时，系统保证每个事务之间不受其他事务的影响）与Durability（一个事务成功完成后，它对数据库的改变是永久的，即使出现系统故障）。基于ACID的详解，孙元浩提出了星环科技Transwarp Inceptor对分布式系统中一致性保证的解决方案。在Transactions in Transwarp Inceptor方面，采用多版本两阶段封锁协议实现可串行化快照隔离(Serializable Snapshot Isolation)。具有两阶段封锁协议可保证事务的完全可序列化和多版本(快照)隔离可以保证只读事务的高并发性两大优点。

而Locks in Transwarp Inceptor采用了申请锁（2-Phase Commit），具有follower故障恢复后从leader获取最新状态，leader故障后重新选举等特点。

在事务处理的冲突上，当两个事务试图更新同一行数据，考虑下列情况：

1、Transaction1先开始，执行完select子句后，Transaction2开始执行；

2、Transaction2先完成提交。

同时也提供两种解决方案：

1、先提交者胜(First Committer Wins)，后提交者退出(Abort)。等到并发事务都结束时再释放互斥锁，并检测冲突。

2、使用select for update语法，读取数据时就申请互斥锁。

最后，孙元浩总结了Transwarp Inceptor在对分布式事务处理支持能力上的几大优势，包括支持ORC格式的增删改查，支持全局的分布式事务处理，支持可串行化的快照隔离级别，满足数据仓库和数据集市对数据一致性的要求等等。

从孙元浩的演讲内容中不难发现，一直以来困扰业界的分布式事务处理一致性得到了突破的希望，也就是说在hadoop上实现全局事务处理在理论和实践上都是可行的，而星环的产品已经能够通过对ACID和全局事务的支持，进入金融、电信等行业客户的核心应用领域。

星环科技是目前国内极少数掌握企业级大数据基础软件技术的数据库厂商。在全球大数据去IOE的大背景下，Hadoop已成为公认的传统数据库的替代品。星环产品Transwarp Data Hub ( TDH ) 功能比肩硅谷同行， 三大组件Hyperbase, Stream，和Inceptor的性能和SQL兼容性在业界处于领先水平。

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