一篇教你通过Seata解决分布式事务问题

Posted 2023-05-02

参考技术A

Seata的设计目标其一是对业务无侵入，因此从业务无侵入的2PC方案着手，在传统2PC的基础上演进，并解决2PC方案面临的刚性事务问题。

首先：AT模式是由2PC演变而来，在2PC的基础上增加了数据镜像（undolog表）的功能来实现分布式事务的回滚。

流程：

案例：

1、user业务表

2、执行业务SQL： update user set age = 20 where name = “王明”;

3、Seata会拦截该业务SQL，对该SQL添加前置镜像、后置镜像并将前置、后置镜像得到的数据记录到undolog表中：

前置镜像：业务SQL修改之前的数据；

后置镜像：业务SQL修改之后的数据。

前置镜像的到的数据：

后置镜像得到的数据：

4、如果执行回滚操作，则根据XID读取undolog表中的前置镜像和业务SQL信息，并生成回滚SQL语句执行：

5、如果执行提交，则直接把undolog表中，相关镜像删除即可。

本次实践为seata最新版本为v1.5.1 ，

下载地址 http://seata.io/zh-cn/blog/download.html， 下载下来进行解压，目录结构如下：

进入bin目录直接启动seata ，

seata服务默认端口是8091、客户端端口7091

window下双击运行seata-server.bat
linux下运行seata-server.sh

输出以下信息表示启动成功，默认Seata服务端口8091

Seata服务端支持三种存储模式（store.mode）：

新建一个seata数据库实例，然后导入以下SQL，或者导入学习资料中提供的seata.sql。

注意：seata数据库字符集需要是utf8mb4 -- UTF-8 Unicode

可以使用资料中的 nacos-2.4.5.jar 文件，通过java -jar nacos-2.4.5.jar的方式启动nacos服务，启动nacos前需要修改数据源地址。

学习资料中提供了nacos依赖的数据库SQL文件： nacos.sql

资料下载地址： https://pan.baidu.com/s/16YFbXeRpOzNWIO_jhyH0-g?pwd=1bvd

Data ID: seataServer.properties

Group: SEATA_GROUP

添加 seataServer.properties 内容，需要自行修改seata数据库连接。

修改seata-server-1.5.1seataconf application.yml配置文件 ，修改config、registry的type值为nacos

注意：如果使用了Nacos作为配置中心，那么就不需要在该配置文件中配置store，Seata会从Nacos配置中心读取。

进入bin目录启动Seata ， Seata服务默认端口是8091、客户端端口7091

window下双击运行seata-server.bat
linux下运行seata-server.sh

注意：

多数据源下Seata分布式事务出现的问题和解决方法

什么是Seata

推荐使用AT模式
Seata官方文档

整体机制

两阶段提交协议的演变：

• 一阶段：业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交

  （本地数据库先保存，并向undo_log表写入日志），释放本地锁和连接资源。

• 二阶段：

  • 提交异步化，非常快速地完成。
  • 回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿（回滚时-读取undo_log表回滚回初始状态）

---

多数据源遇到的问题

在Seata1.3.0版本中，数据源自动代理和手动代理一定不能混合使用，否则会导致多层代理，从而导致以下问题：

单数据源情况下：导致分支事务提交时，undo_log本身也被代理，即为 undo_log 生成了 undo_log， 假设为undo_log2，此时undo_log将被当作分支事务来处理；分支事务回滚时，因为undo_log2生成的有问题，在undo_log对应的事务分支回滚时会将业务表关联的undo_log也一起删除，从而导致业务表对应的事务分支回滚时发现undo_log不存在，从而又多生成一条状态为1的undo_log。
多数据源和逻辑数据源被代理情况下：除了单数据源情况下会出现的问题，还可能会造成死锁问题。死锁的原因就是针对undo_log的操作，本该在一个事务中执行的selectfor update 和 delete 操作，被分散在多个事务中执行，导致一个事务在执行完select for update后一直不提交，一个事务在执行delete时一直等待锁，直到超时

解决方案

手动代理数据源

@Bean
public DataSource druidDataSource() 
    return new DruidDataSource()

@Primary
@Bean("dataSource")
public DataSourceProxy dataSource(DataSource druidDataSource) 
    return new DataSourceProxy(druidDataSource);

Seata内部的自动代理实现

针对DataSource创建一个代理类，在代理类里面基于DataSource获取DataSourceProxy(如果没有就创建)，然后调用DataSourceProxy的相关方法。核心逻辑在SeataAutoDataSourceProxyCreator类

类图

ProxyConfig (org.springframework.aop.framework)
    ProxyProcessorSupport (org.springframework.aop.framework)
        AbstractAutoProxyCreator (org.springframework.aop.framework.autoproxy)
            SeataAutoDataSourceProxyCreator (io.seata.spring.annotation.datasource)

public class SeataAutoDataSourceProxyCreator extends AbstractAutoProxyCreator 
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SeataAutoDataSourceProxyCreator.class);
    private final String[] excludes;
    private final Advisor advisor = new DefaultIntroductionAdvisor(new SeataAutoDataSourceProxyAdvice());

    public SeataAutoDataSourceProxyCreator(boolean useJdkProxy, String[] excludes) 
        this.excludes = excludes;
        setProxyTargetClass(!useJdkProxy);
    

    @Override
    protected Object[] getAdvicesAndAdvisorsForBean(Class<?> beanClass, String beanName, TargetSource customTargetSource) throws BeansException 
        if (LOGGER.isInfoEnabled()) 
            LOGGER.info("Auto proxy of []", beanName);
        
        return new Object[]advisor;
    

    @Override
    protected boolean shouldSkip(Class<?> beanClass, String beanName) 
        return SeataProxy.class.isAssignableFrom(beanClass) ||
                DataSourceProxy.class.isAssignableFrom(beanClass) ||
                !DataSource.class.isAssignableFrom(beanClass) ||
                Arrays.asList(excludes).contains(beanClass.getName());
    


public class SeataAutoDataSourceProxyAdvice implements MethodInterceptor, IntroductionInfo 
    @Override
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable 
        DataSourceProxy dataSourceProxy = DataSourceProxyHolder.get().putDataSource((DataSource) invocation.getThis());
        Method method = invocation.getMethod();
        Object[] args = invocation.getArguments();
        Method m = BeanUtils.findDeclaredMethod(DataSourceProxy.class, method.getName(), method.getParameterTypes());
        if (m != null) 
            return m.invoke(dataSourceProxy, args);
         else 
            return invocation.proceed();
        
    

    @Override
    public Class<?>[] getInterfaces() 
        return new Class[]SeataProxy.class;
    

数据源多层代理（案例）

    @Bean(name = "writeDataSource")
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.write")
    public DataSource writeDataSource() 
        return DruidDataSourceBuilder.create().build();
    


    @Bean(name = "readDataSource")
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource.read")
    public DataSource readDataSource() 
        return DruidDataSourceBuilder.create().build();
    

    @Bean(name = "writeDataSourceProxy")
    public DataSourceProxy writeDataSourceProxy(@Qualifier("writeDataSource") DataSource dataSource) 
        return new DataSourceProxy(dataSource);
    

    @Bean("readDataSourceProxy")
    public DataSourceProxy readDataSourceProxy(@Qualifier("readDataSource") DataSource dataSource) 
        return new DataSourceProxy(dataSource);
    

1. 首先我们在配置类里面注入了两个DataSource，分别为： DruidDataSource和DataSourceProxy，
   其中DruidDataSource 作为 DataSourceProxy 的 targetDataSource属性，并且DataSourceProxy为使用了@Primary注解声明
2. 应用默认开启了数据源自动代理，所以在调用DruidDataSource相关方法时，又会为DruidDataSource创建一个对应的数据源代理DataSourceProxy2
   当我们在程序中想获取一个Connection时会发生什么？

• 先获取一个DataSource，因为DataSourceProxy为Primary，所以此时拿到的是DataSourceProxy
• 基于DataSource获取一个Connection，即通过DataSourceProxy获取Connection。此时会先调用targetDataSource 即 DruidDataSource 的 getConnection 方法，但因为切面会对DruidDataSource进行拦截，根据步骤2的拦截逻辑可以知道，此时会自动创建一个DataSourceProxy2，然后调用DataSourceProxy2#getConnection，然后再调用DruidDataSource的getConnection方法。最终形成了双层代理， 返回的Connection也是一个双层的ConnectionProxy；

Seata开启动态数据源后，根据上面的代码实例，最终将生成三个代理数据源
1.读写代理数据源两个，主代理数据源
2.根据@Primary指定默认的数据源，默认返回masterSlaveProxy

Seata关于动态数据源的基本类实现

public class DataSourceProxy extends AbstractDataSourceProxy implements Resource 
    /**实例化新的数据源代理，参数: targetDataSource–目标数据源 */
    public DataSourceProxy(DataSource targetDataSource) 
        this(targetDataSource, DEFAULT_RESOURCE_GROUP_ID);
    
    /**实例化新的数据源代理
参数: targetDataSource–目标数据源 resourceGroupId–资源组id*/
    public DataSourceProxy(DataSource targetDataSource, String resourceGroupId) 
        if (targetDataSource instanceof SeataDataSourceProxy) 
            LOGGER.info("Unwrap the target data source, because the type is: ", targetDataSource.getClass().getName());
            targetDataSource = ((SeataDataSourceProxy) targetDataSource).getTargetDataSource();
        
        this.targetDataSource = targetDataSource;
        init(targetDataSource, resourceGroupId);
    

DataSourceProxy
初始化数据连接，获得数据连接对象

    private void init(DataSource dataSource, String resourceGroupId) 
        this.resourceGroupId = resourceGroupId;
        try (Connection connection = dataSource.getConnection()) 
            jdbcUrl = connection.getMetaData().getURL();
            dbType = JdbcUtils.getDbType(jdbcUrl);
            if (JdbcConstants.ORACLE.equals(dbType)) 
                userName = connection.getMetaData().getUserName();
            
         catch (SQLException e) 
            throw new IllegalStateException("can not init dataSource", e);
        
        DefaultResourceManager.get().registerResource(this);
        if (ENABLE_TABLE_META_CHECKER_ENABLE) 
            tableMetaExcutor.scheduleAtFixedRate(() -> 
                try (Connection connection = dataSource.getConnection()) 
                    TableMetaCacheFactory.getTableMetaCache(DataSourceProxy.this.getDbType())
                        .refresh(connection, DataSourceProxy.this.getResourceId());
                 catch (Exception ignore) 
                
            , 0, TABLE_META_CHECKER_INTERVAL, TimeUnit.MILLISECONDS);
        

        //Set the default branch type to 'AT' in the RootContext.
        RootContext.setDefaultBranchType(this.getBranchType());
    

    /**
获取普通连接。 返回值: 普通连接 抛出: SQLException–sql异常
     */
    public Connection getPlainConnection() throws SQLException 
        return targetDataSource.getConnection();
    

Seata代理数据源类关系

BaseDataSourceResource (io.seata.rm)
    AbstractDataSourceProxyXA (io.seata.rm.datasource.xa)
        DataSourceProxyXA (io.seata.rm.datasource.xa)
        DataSourceProxyXANative (io.seata.rm.datasource.xa)
AbstractDataSourceProxy (io.seata.rm.datasource)
    DataSourceProxy (io.seata.rm.datasource)