惡補(bǔ)分布式事務(wù)

隨著微服務(wù)架構(gòu)在各個(gè)企業(yè)的滲透，大家都在紛紛的將技術(shù)架構(gòu)轉(zhuǎn)型，從單體式應(yīng)用變成微服務(wù)架構(gòu)式，從單機(jī)部署變分布式部署，我們的應(yīng)用也變成了分布式應(yīng)用。在分布式應(yīng)用中，一切就變得復(fù)雜了，如何保障數(shù)據(jù)的一致性變?yōu)樽钪匾膯栴}。在金九銀十的跳槽季中，分布式事務(wù)也成為面試中的必考題，因此今天給大家惡補(bǔ)一波分布式事務(wù)知識(shí)，祝大家可以找到一個(gè)滿意的工作。

在單體式應(yīng)用中，因?yàn)樗械氖聞?wù)（即某個(gè)動(dòng)作的全流程，比如購物包含付款、下訂單、減庫存三個(gè)操作）都在一個(gè)環(huán)境里完成，自然可以保障操作的原子性（事務(wù)要么全部成功，要么全部失敗）、一致性（事務(wù)執(zhí)行前后，數(shù)據(jù)從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)必須是一致的）、隔離性（多個(gè)并發(fā)事務(wù)相互隔離，互不干擾）、持久性（事務(wù)完成后，對(duì)于數(shù)據(jù)庫的更改是永久保存的，不能回滾）。而在微服務(wù)架構(gòu)的分布式應(yīng)用中，事務(wù)變成了分布式事務(wù)（即事務(wù)的參與者、支持事務(wù)的服務(wù)器、資源服務(wù)器、事務(wù)服務(wù)器分別位于不同的分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點(diǎn)上），一個(gè)操作拆分成了多個(gè)服務(wù)完成，一個(gè)服務(wù)又在多臺(tái)機(jī)器上完成。

那么在分布式事務(wù)中，如何保障事務(wù)的一致性呢？解決辦法是基于XA協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展的2PC兩階段提交、3PC三階段提交、TCC試驗(yàn)確認(rèn)取消方案。那么XA協(xié)議是什么呢？它是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫的分布式事務(wù)協(xié)議，包含事務(wù)管理器、本地資源管理器，事務(wù)管理器作為全局的調(diào)度者，對(duì)本地資源管理器同一提交或回滾。

我們先來看看2PC（2phasecommit）兩階段提交，它包含兩個(gè)階段的提交，第一階段是準(zhǔn)備階段，事務(wù)管理器（即協(xié)調(diào)者）詢問資源管理器（即參與者）“老鐵，準(zhǔn)備好了沒有啊？可以進(jìn)行相關(guān)操作了嗎？”，資源管理器根據(jù)自己的情況回答，如果準(zhǔn)備好了就會(huì)反饋”老板，我這里都準(zhǔn)備好了，可以安排對(duì)應(yīng)的工作了“。第二階段是執(zhí)行階段，事務(wù)管理器給資源管理器提交一個(gè)用戶請(qǐng)求，比如創(chuàng)建訂單，資源管理器就會(huì)進(jìn)行訂單的創(chuàng)建，在創(chuàng)建完成之后，把執(zhí)行結(jié)果返回給事務(wù)管理器。如果事務(wù)管理器收到某一個(gè)資源管理器的失敗消息，則直接給所有的資源管理器發(fā)送回滾小心，釋放事務(wù)處理過程中被占用的資源。

在這里，你可能覺得2PC已經(jīng)很完美了，因?yàn)槊總€(gè)事務(wù)操作它都先詢問再操作，有異常就回滾，在分布式系統(tǒng)中完完全全的保障了數(shù)據(jù)的一致性。其實(shí)不然，它也存在著很多問題，比如如果在第二階段，事務(wù)管理器向資源管理器發(fā)送提交命令后，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常請(qǐng)求，只有部分資源管理器收到消息并執(zhí)行了命令，其它沒有收到提交命令的資源協(xié)調(diào)器就沒有辦法執(zhí)行事務(wù)，從而導(dǎo)致了整個(gè)分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不一致。比如如果事務(wù)管理器出現(xiàn)了問題，資源管理器都還處在等待命令的情況，就沒有辦法完成事務(wù)的操作。

道高一尺，魔高一丈，我們有了3PC（3PhaseCommit）三階段提交，可以把它認(rèn)為是2PC的升級(jí)版。所謂3PC它包含三個(gè)階段cancommit、precommit、docommit。相比兩階段提交，它多了一個(gè)precommit準(zhǔn)備階段，確保在最后提交階段之前，各個(gè)參與者資源管理器的狀態(tài)都一致。并且還增加了超時(shí)機(jī)制，如果協(xié)調(diào)者事務(wù)管理器出現(xiàn)了問題，參與者資源管理器不會(huì)一直等待，而是會(huì)執(zhí)行命令。

在3PC中，第一階段cancommit，協(xié)調(diào)者會(huì)給所有的參與者發(fā)送命令，詢問他們是否可以干活？各個(gè)參與者根據(jù)自己的情況進(jìn)行應(yīng)答，在第一階段確認(rèn)了所有參與者都可以干活后。第二階段precommit，協(xié)調(diào)者給所有的參與者發(fā)送precommit命令，詢問是否可以先做些準(zhǔn)備工作，參與者收到命令后，會(huì)根據(jù)自己的情況判斷是否執(zhí)行操作，如果可以則會(huì)返回Yes，在協(xié)調(diào)者收到所有參與者的Yes命令后。第三階段docommit，所有的參與者執(zhí)行事務(wù)操作，該加庫存的加庫存、下訂單的下訂單，完成任務(wù)后返回協(xié)調(diào)者“任務(wù)執(zhí)行完畢”。

TCC（try-confirm-cancel）是補(bǔ)償業(yè)務(wù)，可以把它理解為在業(yè)務(wù)層面對(duì)事務(wù)一致性的保障。2PC、3PC更多是在數(shù)據(jù)庫層面去保障各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)一致性。在TCC中，針對(duì)每一個(gè)操作都需要確認(rèn)和補(bǔ)償，當(dāng)用戶請(qǐng)求過來時(shí)，通過分布式事務(wù)協(xié)調(diào)器進(jìn)行事務(wù)的啟動(dòng)，在try階段時(shí)是通過try操作去扣除服務(wù)的預(yù)留資源；然后通過分布式事務(wù)協(xié)調(diào)器去提交事務(wù)，在confirm階段是確認(rèn)執(zhí)行業(yè)務(wù)操作后，在預(yù)留的資源基礎(chǔ)上進(jìn)行購買請(qǐng)求；在cancel階段是處理某個(gè)服務(wù)的資源尚未預(yù)留成功時(shí)，取消所有資源的預(yù)留請(qǐng)求。

TCC方案倒是很好的保障了數(shù)據(jù)一致性，但是它也存在一些問題，比如對(duì)業(yè)務(wù)有入侵，我們看到每個(gè)服務(wù)的操作都包含try、confirm、cancel。