springcloud alibaba -- seata原理和使用

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文章目录

一、认识Seata

1.1 Seata 是什么?

Seata 是一款开源的分布式事务解决方案致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 将为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式为用户打造一站式的分布式解决方案。

1.2 了解AT、TCC、SAGA事务模式?

AT 模式

前提

  • 基于支持本地 ACID 事务的关系型数据库。
  • Java 应用通过 JDBC 访问数据库。

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。

如何实现写隔离

过程

  • 一阶段本地事务提交前需要确保先拿到 全局锁 。
  • 拿不到 全局锁 不能提交本地事务。
  • 拿 全局锁 的尝试被限制在一定范围内超出范围将放弃并回滚本地事务释放本地锁。

举个栗子
两个全局事务 tx1 和 tx2分别对 a 表的 m 字段进行更新操作m 的初始值 1000。

tx1 先开始开启本地事务拿到本地锁更新操作 m = 1000 - 100 = 900。本地事务提交前先拿到该记录的 全局锁 本地提交释放本地锁。 tx2 后开始开启本地事务拿到本地锁更新操作 m = 900 - 100 = 800。本地事务提交前尝试拿该记录的 全局锁 tx1 全局提交前该记录的全局锁被 tx1 持有tx2 需要重试等待 全局锁 。

下面来看下官方的两张图来加深下理解
在这里插入图片描述
tx1 二阶段全局提交释放 全局锁 。tx2 拿到 全局锁 提交本地事务。
在这里插入图片描述
如果 tx1 的二阶段全局回滚则 tx1 需要重新获取该数据的本地锁进行反向补偿的更新操作实现分支的回滚。

此时如果 tx2 仍在等待该数据的 全局锁同时持有本地锁则 tx1 的分支回滚会失败。分支的回滚会一直重试直到 tx2 的 全局锁 等锁超时放弃 全局锁 并回滚本地事务释放本地锁tx1 的分支回滚最终成功。

因为整个过程 全局锁 在 tx1 结束前一直是被 tx1 持有的所以不会发生 脏写 的问题。

如何实现读隔离

在数据库本地事务隔离级别 读已提交Read Committed 或以上的基础上SeataAT 模式的默认全局隔离级别是 读未提交Read Uncommitted 。

如果应用在特定场景下必需要求全局的 读已提交 目前 Seata 的方式是通过 SELECT FOR UPDATE 语句的代理。

见官方图
在这里插入图片描述
SELECT FOR UPDATE 语句的执行会申请 全局锁 如果 全局锁 被其他事务持有则释放本地锁回滚 SELECT FOR UPDATE 语句的本地执行并重试。这个过程中查询是被 block 住的直到 全局锁 拿到即读取的相关数据是 已提交 的才返回。

出于总体性能上的考虑Seata 目前的方案并没有对所有 SELECT 语句都进行代理仅针对 FOR UPDATE 的 SELECT 语句。

TCC 模式

一个分布式的全局事务整体是 两阶段提交 的模型。全局事务是由若干分支事务组成的分支事务要满足 两阶段提交 的模型要求即需要每个分支事务都具备自己的

  • 一阶段 prepare 行为
  • 二阶段 commit 或 rollback 行为

TCC 模式不依赖于底层数据资源的事务支持

  • 一阶段 prepare 行为调用 自定义 的 prepare 逻辑。
  • 二阶段 commit 行为调用 自定义 的 commit 逻辑。
  • 二阶段 rollback 行为调用 自定义 的 rollback 逻辑。

所谓 TCC 模式是指支持把 自定义 的分支事务纳入到全局事务的管理中。

Saga 模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案在Saga模式中业务流程中每个参与者都提交本地事务当出现某一个参与者失败则补偿前面已经成功的参与者一阶段正向服务和二阶段补偿服务都由业务开发实现。
官方图
在这里插入图片描述

Saga 模式适用场景

  • 业务流程长、业务流程多
  • 参与者包含其它公司或遗留系统服务无法提供 TCC 模式要求的三个接口

Saga 模式优势

  • 一阶段提交本地事务无锁高性能
  • 事件驱动架构参与者可异步执行高吞吐
  • 补偿服务易于实现

Saga 模式缺点

  • 不保证隔离性

二、Seata安装

2.1 下载

下载地址

我这边下载的是v1.4.2版本大家下载时需要注意下seata版本和springcloud alibaba的版本根据自己的alibaba的版本选择对应的seata

给大家贴出组件版本关系对应
在这里插入图片描述

2.2 创建所需数据表

2.2.1 创建 分支表、全局表、锁表

首先需要创建 分支表、全局表、锁表
创建sql如下

-- -------------------------------- The script used when storeMode is 'db' --------------------------------
-- the table to store GlobalSession data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `global_table`
(
    `xid`                       VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`            BIGINT,
    `status`                    TINYINT      NOT NULL,
    `application_id`            VARCHAR(32),
    `transaction_service_group` VARCHAR(32),
    `transaction_name`          VARCHAR(128),
    `timeout`                   INT,
    `begin_time`                BIGINT,
    `application_data`          VARCHAR(2000),
    `gmt_create`                DATETIME,
    `gmt_modified`              DATETIME,
    PRIMARY KEY (`xid`),
    KEY `idx_gmt_modified_status` (`gmt_modified`, `status`),
    KEY `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

-- the table to store BranchSession data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `branch_table`
(
    `branch_id`         BIGINT       NOT NULL,
    `xid`               VARCHAR(128) NOT NULL,
    `transaction_id`    BIGINT,
    `resource_group_id` VARCHAR(32),
    `resource_id`       VARCHAR(256),
    `branch_type`       VARCHAR(8),
    `status`            TINYINT,
    `client_id`         VARCHAR(64),
    `application_data`  VARCHAR(2000),
    `gmt_create`        DATETIME(6),
    `gmt_modified`      DATETIME(6),
    PRIMARY KEY (`branch_id`),
    KEY `idx_xid` (`xid`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

-- the table to store lock data
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `lock_table`
(
    `row_key`        VARCHAR(128) NOT NULL,
    `xid`            VARCHAR(128),
    `transaction_id` BIGINT,
    `branch_id`      BIGINT       NOT NULL,
    `resource_id`    VARCHAR(256),
    `table_name`     VARCHAR(32),
    `pk`             VARCHAR(36),
    `gmt_create`     DATETIME,
    `gmt_modified`   DATETIME,
    PRIMARY KEY (`row_key`),
    KEY `idx_branch_id` (`branch_id`)
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

2.2.2 创建 UNDO_LOG 表

SEATA AT 模式需要 UNDO_LOG 表
创建sql如下

CREATE TABLE `undo_log` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(100) NOT NULL,
  `context` varchar(128) 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`),
  UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

在这里插入图片描述

2.3 修改配置文件

2.3.1 修改 registry.conf 文件

conf目录下找到registry.conf文件
在这里插入图片描述
首先将type类型改为 nacostype默认file (这种方式需要把源码的file.conf文件复制到项目中,比较麻烦不推荐) 然后修改seata的注册中心的相关配置
在这里插入图片描述

其次修改seata的配置中心的相关配置同样type类型改为nacos

在这里插入图片描述

2.3.2 修改 file.conf 文件

下面还需要修改seata的DB类型

我们在conf目录下找到file.conf文件
mode类型改为db
然后修改自己的数据库配置
在这里插入图片描述

2.4 启动seata

在bin目录下找到 seata-server.bat 双击启动
在这里插入图片描述

看到日志输出 Server started 应该就启动成功了
在这里插入图片描述
查看nacos注册中心
观察服务列表发现seata服务已经成功注册
在这里插入图片描述

对nacos还不了解的可以看这里

三、Seata的应用

3.1 springcloud项目整合seata

我们简单模拟下用户从下单到扣减库存的流程来看看seata在项目中是如何应用的

3.1.1 服务架构

先看下我的项目的整体模块架构
在这里插入图片描述
springcloud版本

	<properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
        <spring-cloud.version>2021.0.1</spring-cloud.version>
        <spring-cloud-alibaba.version>2021.0.1.0</spring-cloud-alibaba.version>
    </properties>

因为我的项目中已经有order的相关服务了 为了故事的延续性我在建一个仓储的服务用来扣减库存

想参考我的项目架构的同学可以点击下面的地址
mdx-shop gitee地址

3.1.2 创建仓储服务

创建一个maven模块
在这里插入图片描述

为服务添加启动类配置文件和seata依赖等

seata依赖

		<dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
            <version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
        </dependency>

仓储服务application.yml文件

server:
  port: 9092

spring:
  application:
    name: mdx-shop-storage
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848
        namespace: mdx
        group: mdx

  datasource:
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/mdx_storage?autoRec&useUnicode=true&characterEncoding=utf8&zeroDateTimeBehavior=convertToNull&useSSL=true&serverTimezone=GMT%2B8
    driverClassName: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    username: root
    password: Bendi+Ceshi+

  jpa:
    show-sql: true #打印执行的sql语句false则不打印sql
    properties:
      hibernate:
        ddl-auto: none
        dialect: org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect
    open-in-view: true

seata:
  tx-service-group: my_test_tx_group
  enabled: true
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      application: mdx-seata-server  #注册在nacos服务名
      server-addr: localhost:8848
      group : mdx
      namespace: mdx #注册在nacos命名空间

3.1.3 创建仓储和订单数据库及数据表

我们为仓储服务和订单服务分别创建数据库
数据库自己提前建好

// 仓储
DROP TABLE IF EXISTS `storage_tbl`;
CREATE TABLE `storage_tbl`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `commodity_code` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `count` int(11) NULL DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  UNIQUE INDEX `commodity_code`(`commodity_code`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 2 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of storage_tbl
-- ----------------------------
INSERT INTO `storage_tbl` VALUES (1, 'S123434455666777', 10);

// 订单
DROP TABLE IF EXISTS `order_tbl`;
CREATE TABLE `order_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `count` int(11) DEFAULT 0,
  `money` int(11) DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

3.1.4 仓储服务相关实现

这里只贴出仓储服务的主要几个方法具体的项目结构可以参考 https://gitee.com/Ji_Agang/mdx-shop

对于数据库的操作我们使用Jpa来实现

依赖参考

		<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
        </dependency>

启动类
注意启动类一定要加 @EnableAutoDataSourceProxy 注解来开启数据源代理

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 11:25
 */
@SpringBootApplication
@EnableFeignClients
@EnableAutoDataSourceProxy
public class MdxShopStorageApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MdxShopStorageApplication.class, args);
    }
}

controller

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 18:42
 */
@RestController
@RequestMapping("/storage")
public class StorageController {

    @Autowired
    private StorageService service;

    @GetMapping("/deduct")
    public CommonResponse deduct(String commodityCode, int count){
        service.deduct(commodityCode, count);
        return CommonResponse.success();
    }
}

接口

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 18:40
 */
public interface StorageService {

    /**
     * 扣除存储数量
     */
    void deduct(String commodityCode, int count);
}

实现类

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 18:42
 */
@Service
public class StorageServiceImpl implements StorageService {

    @Autowired
    private StorageRepository storageRepository;

    /**
     * 扣减库存
     * @param commodityCode
     * @param count
     */
    @Override
    public void deduct(String commodityCode, int count) {
        StorageTbl storageTbl = storageRepository.findByCommodityCode(commodityCode);
        if (storageTbl == null){
            throw new BizException("storageTbl is null");
        }

        // 这里先不考虑超卖的情况
        storageTbl.setCount(storageTbl.getCount() - count);
        // 使用jpa 存在就更新
        storageRepository.save(storageTbl);
    }
}

数据层

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2023/1/16 15:44
 */
@Repository
public interface StorageRepository extends JpaRepository<StorageTbl,Integer> {

    /**
     * 通过商品code查询库存
     * @param commodityCode
     * @return
     */
    @Query
    StorageTbl findByCommodityCode(String commodityCode);
}

3.1.5 订单服务相关实现

这里只贴出订单服务的主要几个方法具体的项目结构可以参考 https://gitee.com/Ji_Agang/mdx-shop

对于数据库的操作我们同样使用Jpa来实现

application.yml 配置文件

server:
  port: 9091

spring:
  application:
    name: mdx-shop-order
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848
        namespace: mdx
        group: mdx

  datasource:
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/mdx_order?autoRec&useUnicode=true&characterEncoding=utf8&zeroDateTimeBehavior=convertToNull&useSSL=true&serverTimezone=GMT%2B8
    driverClassName: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    username: root
    password: Bendi+Ceshi+

  jpa:
    show-sql: true #打印执行的sql语句false则不打印sql
    properties:
      hibernate:
        ddl-auto: none
        dialect: org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect
    open-in-view: true

seata:
  tx-service-group: my_test_tx_group
  enabled: true
  registry:
    type: nacos
    nacos:
      application: mdx-seata-server  #注册在nacos服务名
      server-addr: localhost:8848
      group : mdx
      namespace: mdx #注册在nacos命名空间

feign:
  sentinel:
    enabled: true

启动类
注意启动类一定要加 @EnableAutoDataSourceProxy 注解来开启数据源代理

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 11:25
 */
@SpringBootApplication
@EnableFeignClients
@EnableAutoDataSourceProxy
public class MdxShopOrderApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MdxShopOrderApplication.class, args);
    }
}

controller

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 18:42
 */
@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    /**
     * 用户下单接口
     * @param userId
     * @param commodityCode
     * @return
     */
    @PostMapping("createOrder")
    public CommonResponse<String> createOrder(String userId, String commodityCode){
        return CommonResponse.success(orderService.createOrder(userId,commodityCode));
    }
}

接口

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 18:40
 */
public interface OrderService {

    /**
     * 下单接口
     * @param userId 用户id
     * @param commodityCode 商品代码
     * @return
     */
    String createOrder(String userId, String commodityCode);
    
}

实现类

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/1 18:42
 */
@Service
public class OrderServiceImpl implements OrderService {

    @Resource
    private OrderRepository orderRepository;

    @Resource
    private StorageFeign storageFeign;

    /**
     * 下单接口
     * @param userId 用户id
     * @param commodityCode 商品代码
     * @return
     */
    @Override
    public String createOrder(String userId, String commodityCode) {
        try {
            System.out.println("事务id---------------------->" + RootContext.getXID());
            // 创建订单
            OrderTbl orderTbl = new OrderTbl();
            orderTbl.setUserId(userId);
            orderTbl.setCommodityCode(commodityCode);
            orderTbl.setCount(1); // 假设为1件
            orderTbl.setMoney(10); // 假设为十元

            // 保存订单
            orderRepository.save(orderTbl);

            // 保存订单成功后扣减库存
            storageFeign.deduct(commodityCode,orderTbl.getCount());

            return "success";
        }catch (Exception e){
            throw new BizException("创建订单失败");
        }

    }
    
}

数据层

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2023/1/16 15:44
 */
@Repository
public interface OrderRepository extends JpaRepository<OrderTbl,Integer> {
}

feign接口
对微服务之前使用feign来调用还熟悉的同学可以点下面的链接
springcloud alibaba微服务 – openfeign的使用保姆级

/**
 * @author : jiagang
 * @date : Created in 2022/7/4 10:26
 */
@FeignClient(value = "mdx-shop-storage")
@Component
public interface StorageFeign {

    /**
     * 扣减库存
     * @param commodityCode
     * @param count
     * @return
     */
    @GetMapping("storage/deduct")
    String deduct(@RequestParam String commodityCode,@RequestParam Integer count);

}

3.2 模拟异常测试分布式事务

在进行测试之前我们先来看下业务逻辑我们使用postman来调用下单接口进行下单接口地址为 http://localhost:9091/order/createOrder?userId=admin&commodityCode=S123434455666777 POST请求 然后下单接口保存订单并通过feign接口调用仓储服务扣减库存。

3.2.1 测试正常流程

正常流程下用户下单订单数据库增加订单仓储数据库为下单的商品扣减库存。

首先看一下订单数据库order_tbl表和仓储数据库storage_tbl表
订单表没有数据
在这里插入图片描述
仓储表有一条商品库存为10
在这里插入图片描述
正常情况下下单之后我们只买一件商品订单增加一条数据仓储的S123434455666777商品库存减1 为 9

POST 请求调用 下单接口 http://localhost:9091/order/createOrder?userId=admin&commodityCode=S123434455666777

postman提示成功
在这里插入图片描述

看一下数据库
订单新增成功
库存减为9

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.2.2 模拟失败流程

先将数据库订单表清空仓储表库存继续设置为10这里不操作也行大家记住之前的状态就可以了

我们在仓储服务的扣减库存的方法中手动写一个异常异常如下
System.out.println(1 / 0);

/**
     * 扣减库存
     * @param commodityCode
     * @param count
     */
    @Override
    public void deduct(String commodityCode, int count) {
        System.out.println("事务id---------------------->" + RootContext.getXID());
        StorageTbl storageTbl = storageRepository.findByCommodityCode(commodityCode);
        if (storageTbl == null){
            throw new BizException("storageTbl is null");
        }

        // 模拟异常
        System.out.println(1 / 0);

        // 这里先不考虑超卖的情况
        storageTbl.setCount(storageTbl.getCount() - count);
        // 使用jpa 存在就更新
        storageRepository.save(storageTbl);
    }

此时再来调用下单接口
http://localhost:9091/order/createOrder?userId=admin&commodityCode=S123434455666777

可以看到服务报错提示创建订单失败
在这里插入图片描述

再来观察一下数据库

发现订单依然创建成功但是库存缺没有减少还是10这就导致了用户下单成功了但是没给人减库存造成数据不一致可能会发生超卖。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3.2.2 添加分布式事务注解

先将数据库订单表清空这里不操作也行大家记住之前的状态就可以了

为了解决上面的问题我们为创建订单方法增加seata的分布式注解
@GlobalTransactional

/**
     * 下单接口
     * @param userId 用户id
     * @param commodityCode 商品代码
     * @return
     */
    @Override
    @GlobalTransactional
    public String createOrder(String userId, String commodityCode) {
        try {
            System.out.println("事务id---------------------->" + RootContext.getXID());
            // 创建订单
            OrderTbl orderTbl = new OrderTbl();
            orderTbl.setUserId(userId);
            orderTbl.setCommodityCode(commodityCode);
            orderTbl.setCount(1); // 假设为1件
            orderTbl.setMoney(10); // 假设为十元

            // 保存订单
            orderRepository.save(orderTbl);

            // 保存订单成功后扣减库存
            storageFeign.deduct(commodityCode,orderTbl.getCount());

            return "success";
        }catch (Exception e){
            throw new BizException("创建订单失败");
        }

    }

加上注解之后重启服务继续调用下单接口

可以看到创建订单失败
在这里插入图片描述
然后再来观察下数据库

发现订单表没有此商品的订单库存也没变那就表示事务已经成功回滚了不会再出现订单创建成功了单库存没减的情况。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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最后的最后送大家一句话
白驹过隙沧海桑田与君共勉

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