基于Seata实现分布式事务

一、 Seata简介

Seata（原名Fescar） 是阿里18年开源的分布式事务的框架。Fescar的开源对分布式事务框架领域影响很大。作为开源大户，Fescar来自阿里的GTS，经历了好几次双十一的考验，一经开源便颇受关注。后来Fescar改名为Seata。

Fescar虽然是二阶段提交协议的分布式事务，但是其解决了XA的一些缺点:

-单点问题:

-同步阻塞:Fescar的二阶段，其再第一阶段的时候本地事务就已经提交释放资源了，不会像XA会再两个prepare和commit阶段资源都锁住，并且Fescar,commit是异步操作，也是提升性能的一大关键。

-数据不一致:如果出现部分commit失败，那么fescar-server会根据当前的事务模式和分支事务的返回状态的结果来进行不同的重试策略。并且fescar的本地事务会在一阶段的时候进行提交，其实单看数据库来说在commit的时候数据库已经是一致的了。

-只能用于单一数据库: Fescar提供了两种模式，AT和MT。在AT模式下事务资源可以是任何支持ACID的数据库，在MT模式下事务资源没有限制，可以是缓存，可以是文件，可以是其他的等等。当然这两个模式也可以混用。

同时Fescar也保留了接近0业务入侵的优点，只需要简单的配置Fescar的数据代理和加个注解，加一个Undolog表，就可以达到我们想要的目的。

二、 实现原理

Fescar将一个本地事务做为一个分布式事务分支，所以若干个分布在不同微服务中的本地事务共同组成了一个全局事务，结构如下。

Transaction Coordinator (TC)： 事务协调器，维护全局事务的运行状态，负责协调并驱动全局事务的提交或回滚。

Transaction Manager ™： 控制全局事务的边界，负责开启一个全局事务，并最终发起全局提交或全局回滚的决议。

Resource Manager (RM)： 控制分支事务，负责分支注册、状态汇报，并接收事务协调器的指令，驱动分支（本地）事务的提交和回滚。

一个典型的分布式事务过程：

1、TM 向 TC 申请开启一个全局事务，全局事务创建成功并生成一个全局唯一的 XID。
2、XID 在微服务调用链路的上下文中传播。
3、RM 向 TC 注册分支事务，将其纳入 XID 对应全局事务的管辖。
4、TM 向 TC 发起针对 XID 的全局提交或回滚决议。
5、TC 调度 XID 下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求。

三 Fescar模式

Fescar对分布式事务的实现提供了3种模式，AT模式、MT模式和混合模式：

3.1 AT模式

业务逻辑不需要关注事务机制，分支与全局事务的交互过程自动进行。

AT模式：主要关注多 DB 访问的数据一致性，实现起来比较简单，对业务的侵入较小。

AT模式部分代码如下：不需要关注执行状态，对业务代码侵入较小。类似代码如下，只需要为方法添加@GlobalTransactional注解即可。

AT模式的核心是对业务无侵入，是一种改进后的两阶段提交，其设计思路如图：

第一阶段：

核心在于对业务sql进行解析，转换成undolog，两阶段提交往往对资源的锁定需要持续到第二阶段实际的提交或者回滚操作，而有了回滚日志之后，可以在第一阶段释放对资源的锁定，降低了锁范围，提高效率，即使第二阶段发生异常需要回滚，只需找对undolog中对应数据并反解析成sql来达到回滚目的。Seata通过代理数据源将业务sql的执行解析成undolog来与业务数据的更新同时入库，达到了对业务无侵入的效果。

第二阶段：

如果决议是全局提交，此时分支事务此时已经完成提交，不需要同步协调处理（只需要异步清理回滚日志），Phase2 可以非常快速地完成。

如果决议是全局回滚，RM 收到协调器发来的回滚请求，通过 XID 和 Branch ID 找到相应的回滚日志记录，通过回滚记录生成反向的更新 SQL 并执行，以完成分支的回滚。

3.2 MT模式

业务逻辑需要被分解为 Prepare/Commit/Rollback 3 部分，形成一个 MT 分支，加入全局事务。

MT 模式一方面是 AT 模式的补充。另外，更重要的价值在于，通过 MT 模式可以把众多非事务性资源纳入全局事务的管理中

3.3 混合模式

因为 AT 和 MT 模式的分支从根本上行为模式是一致的，所以可以完全兼容，即，一个全局事务中，可以同时存在 AT 和 MT 的分支。这样就可以达到全面覆盖业务场景的目的：AT 模式可以支持的，使用 AT 模式；AT 模式暂时支持不了的，用 MT 模式来替代。另外，自然的，MT 模式管理的非事务性资源也可以和支持事务的关系型数据库资源一起，纳入同一个分布式事务的管理中。

四 代码实现

4.1 分布式事务公共模块

公共模块，用于分布式事务的公共模块
分布式事务公共模块config包解析：
第一个@Bean创建连接的代理数据库,读取配置文件,获取数据源信息;
第二个@Bean是全局事务扫描器,用来解析带有@GlobalTransactional注解的方法,然后采用AOP的机制控制事务
第三个@Bean获取每次请求头中的XID(全局事务ID),并且将XID传递到下一个微服务

（1）创建添加工程 shangcheng_common_fescar，引入依赖

<properties>
    <fescar.version>0.4.2</fescar.version>
</properties>
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.shangcheng</groupId>
        <artifactId>shangcheng_common</artifactId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.fescar</groupId>
        <artifactId>fescar-tm</artifactId>
        <version>${fescar.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.fescar</groupId>
        <artifactId>fescar-spring</artifactId>
        <version>${fescar.version}</version>
    </dependency>
</dependencies>

（2）将fescar配置文件文件夹中的所有配置文件拷贝到resources工程下：

其中file.conf有2个配置

service.vgroup_mapping.my_test_tx_group 映射到相应的 Fescar-Server 集群名称，然后再根据集群名称.grouplist 获取到可用服务列表。

（3）创建FescarRMRequestFilter，给每个线程绑定一个XID （资源提供）

public class FescarRMRequestFilter extends OncePerRequestFilter {
    
    
​
    private static final Logger LOGGER = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger( FescarRMRequestFilter.class);
​
    /**
     * 给每次线程请求绑定一个XID
     * @param request
     * @param response
     * @param filterChain
     */
    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
    
    
        String currentXID = request.getHeader( FescarAutoConfiguration.FESCAR_XID);
        if(!StringUtils.isEmpty(currentXID)){
    
    
            RootContext.bind(currentXID);
            LOGGER.info("当前线程绑定的XID :" + currentXID);
        }
        try{
    
    
            filterChain.doFilter(request, response);
        } finally {
    
    
            String unbindXID = RootContext.unbind();
            if(unbindXID != null){
    
    
                LOGGER.info("当前线程从指定XID中解绑 XID :" + unbindXID);
                if(!currentXID.equals(unbindXID)){
    
    
                    LOGGER.info("当前线程的XID发生变更");
                }
            }
            if(currentXID != null){
    
    
                LOGGER.info("当前线程的XID发生变更");
            }
        }
    }
}

（4）创建FescarRestInterceptor过滤器，每次请求其他微服务的时候，都将XID携带过去。（资源提供）

public class FescarRestInterceptor implements RequestInterceptor, ClientHttpRequestInterceptor {
    
    
​
    @Override
    public void apply(RequestTemplate requestTemplate) {
    
    
        String xid = RootContext.getXID();
        if(!StringUtils.isEmpty(xid)){
    
    
            requestTemplate.header( FescarAutoConfiguration.FESCAR_XID, xid);
        }
    }
​
    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
    
    
        String xid = RootContext.getXID();
        if(!StringUtils.isEmpty(xid)){
    
    
            HttpHeaders headers = request.getHeaders();
            headers.put( FescarAutoConfiguration.FESCAR_XID, Collections.singletonList(xid));
        }
        return execution.execute(request, body);
    }
}

（5）创建FescarAutoConfiguration类 （资源提供）

/**
 *  * 创建数据源
 *  * 定义全局事务管理器扫描对象
 *  * 给所有RestTemplate添加头信息防止微服务之间调用问题
 */
@Configuration
public class FescarAutoConfiguration {
    
    
​
    public static final String FESCAR_XID = "fescarXID";
​
    /***
     * 创建代理数据库
     * @param environment
     * @return
     */
    @Bean
    public DataSource dataSource(Environment environment){
    
    
        DruidDataSource dataSource = new DruidDataSource();
        dataSource.setUrl(environment.getProperty("spring.datasource.url"));
        try {
    
    
            dataSource.setDriver(DriverManager.getDriver(environment.getProperty("spring.datasource.url")));
        } catch (SQLException e) {
    
    
            throw new RuntimeException("can't recognize dataSource Driver");
        }
        dataSource.setUsername(environment.getProperty("spring.datasource.username"));
        dataSource.setPassword(environment.getProperty("spring.datasource.password"));
        return new DataSourceProxy(dataSource);
    }
​
    /***
     * 全局事务扫描器
     * 用来解析带有@GlobalTransactional注解的方法，然后采用AOP的机制控制事务
     * @param environment
     * @return
     */
    @Bean
    public GlobalTransactionScanner globalTransactionScanner(Environment environment){
    
    
        String applicationName = environment.getProperty("spring.application.name");
        String groupName = environment.getProperty("fescar.group.name");
        if(applicationName == null){
    
    
            return new GlobalTransactionScanner(groupName == null ? "my_test_tx_group" : groupName);
        }else{
    
    
            return new GlobalTransactionScanner(applicationName, groupName == null ? "my_test_tx_group" : groupName);
        }
    }
​
    /***
     * 每次微服务和微服务之间相互调用
     * 要想控制全局事务，每次TM都会请求TC生成一个XID，每次执行下一个事务，也就是调用其他微服务的时候都需要将该XID传递过去
     * 所以我们可以每次请求的时候，都获取头中的XID，并将XID传递到下一个微服务
     * @param restTemplates
     * @return
     */
    @ConditionalOnBean({
    
    RestTemplate.class})
    @Bean
    public Object addFescarInterceptor(Collection<RestTemplate> restTemplates){
    
    
        restTemplates.stream()
                .forEach(restTemplate -> {
    
    
                    List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors = restTemplate.getInterceptors();
                    if(interceptors != null){
    
    
                        interceptors.add(fescarRestInterceptor());
                    }
                });
        return new Object();
    }
​
    @Bean
    public FescarRMRequestFilter fescarRMRequestFilter(){
    
    
        return new FescarRMRequestFilter();
    }
​
    @Bean
    public FescarRestInterceptor fescarRestInterceptor(){
    
    
        return new FescarRestInterceptor();
    }
}

4.2 分布式事务的实现

（1）涉及到分布式事务的数据库添加表

CREATE TABLE `undo_log` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(100) NOT NULL,
  `rollback_info` longblob NOT NULL,
  `log_status` int(11) NOT NULL,
  `log_created` datetime NOT NULL,
  `log_modified` datetime NOT NULL,
  `ext` varchar(100) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_unionkey` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=200 DEFAULT CHARSET=utf8;

核心在于对业务sql进行解析，转换成undolog,所以只要支持Fescar分布式事务的微服务数据都需要导入该表结构

（2）需要添加分布式事务的微服务（商品微服务、订单微服务）添加对 shangcheng_transaction_fescar的依赖

<!--fescar依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.shangcheng</groupId>
    <artifactId>shangcheng_common_fescar</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

（3）在订单微服务的OrderServiceImpl的add方法上增加@GlobalTransactional(name = “order_add”)注解

（4）启动Fescar-server，打开seata包/fescar-server-0.4.2/bin,双击fescar-server.bat启动fescar-server：

https://github.com/seata/seata/releases

4.3 测试

商品扣减库存和生成订单：
（1）功能测试，看功能能否正常执行。

（2）异常测试，我们在方法中添加int x=1/0 ，看库存信息是否能够回滚。