07--分布式事务之Seata AT 事务_分布式事务seata at

1. Seata介绍

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。

1.1 Seata AT事务方案

Seata 的 AT 模式（Automatic Transaction）是一种无侵入的分布式事务解决方案。下面结合具体业务场景来分析其执行的原理。

1.1.1 业务场景

订单系统

当用户下订单时，执行以下三步流程：
（1）订单系统保存订单
（2）订单系统调用库存服务，减少商品库存
（3）订单系统调用账户服务，扣减用户金额
这三步要作为一个整体事务进行管理，要么整体成功，要么整体失败。

1.2 Seata AT基本原理

1.2.1 第一阶段：执行各分支事务

• 微服务系统中，各服务之间无法相互感知事务是否执行成功，这时就需要一个专门的服务，来协调各个服务的运行状态。这个服务称为 TC（Transaction Coordinator），事务协调器。
  
• 订单系统开始执行保存订单之前，首先启动 TM（Transaction Manager，事务管理器），由 TM 向 TC 申请开启一个全局事务：
  
• 这时TC会产生一个全局事务ID，称为 XID，并将 XID 传回 TM，自此开启全局事务。
  
• 全局事务开启后，开始执行创建订单的业务。首先执行保存订单，这时会先启动一个 RM（Resource Manager，资源管理器），并将 XID 传递给 RM。
  
• RM 负责对分支事务（即微服务的本地事务）进行管理，并与 TC 通信，上报分支事务的执行状态、接收全局事务的提交或回滚指令。
  RM 首先会使用 XID 向 TC 注册分支事务，将分支事务纳入对应的全局事务管辖。
  
• 现在可以执行保存订单的分支事务了。一旦分支事务执行成功，RM 会上报事务状态：
  
• TC 收到后，会将该状态信息传递到 TM，到此，保存订单过程结束。
  
• 下面是调用库存服务，减少商品库存，与订单的执行过程相同。首先调用库存服务，启动 RM，并传递 XID：
  
• 库存服务的 RM 使用 XID 向 TC 进行注册，纳入全局事务管辖：
  
• 执行本地事务成功后上报状态，TC会将状态发送给TM，到此调用库存就完成了。

• 完成账户分支事务：

1.2.2 第二阶段：控制全局事务最终提交

• 现在，TM（全局事务管理器）收集齐了全部分支事务的成功状态，它会进行决策，确定全局事务成功，向 TC 发送全局事务的提交请求：
  
• 然后，TC 会向所有 RM 发送提交操作指令，RM 会完成最终提交操作。到此，全局事务全部提交完成！
  

1.2.3 第二阶段：控制全局事务最终回滚

下面是事务执行失败的情况，需要回滚。

• 假设订单业务执行过程中，扣减账户金额这一步分支事务执行失败，那么失败状态对TC上报，然后再发送给TM：
  
• TM 会进行决策，确定全局事务失败，向 TC 发送全局事务的回滚请求：
  
• 然后，TC 会向所有 RM 发送回滚操作指令，RM 会完成最终回滚操作：
  

1.3 Seata AT具体工作机制

1.3.1 第一阶段：执行分支事务

• 以订单业务中的库存服务为例:
  库存表中存在一条商品的库存信息：
  
• 现在要执行业务操作减少库存，从50件减少到40件：
  
• 执行修改库存业务操作前， 会先取出旧的库存信息：
  
• 现在开始修改库存
  
• 接着，取出更新后的新数据：
  
• 接下来，会把旧数据和新数据合并起来，保存到一个事务回滚日志表：undo_log表：
  
• 至此，第一阶段，分支事务完成，将状态上报给TC：
  

1.3.2 第二阶段：控制全局事务最终回滚

• 假如全局事务失败，那么第一阶段已提交的分支事务要执行回滚操作。首先会收到来自 TC 的全局事务回滚指令：
  
• 接下来，根据事务回滚日志（undo_log）表的记录，将商品恢复成旧的库存数据：
  
• 然后删除事务日志，最终完成第二阶段回滚操作：
  

1.3.3 第二阶段：控制全局事务最终提交

• 如果全局事务成功，要完成最终提交，AT模式最终提交操作非常简单，只需要删除日志数据即可。
  首先接收到 TC 的全局事务提交指令：
  
• 接着，直接删除事务日志，就完成了第二阶段提交操作：
  

2. Seata Server - TC全局事务协调器

2.1 概述

在Seata AT 事务中，有三个AT 事务的角色：TC（事务协调器）、TM（事务管理器）和RM（资源管理器），其中 TM 和 RM 是嵌入在业务应用中的，而 TC 则是一个独立服务。

2.2 下载

Seata Server 就是 TC，直接从官方仓库下载启动即可，下载地址：https://github.com/seata/seata/releases

3. seata-server相关的配置与启动

3.1 启动参数设置

启动文件：seata-server.bat
用文本编辑器打开文件，找到文件中这一行：

%JAVACMD% %JAVA_OPTS% -server -Xmx2048m -Xms2048m -Xmn1024m -Xss512k -XX:Sur......
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看到 Seata Server 默认使用 2G 内存，测试环境我们可以把内存调低：

%JAVACMD% %JAVA_OPTS% -server -Xmx256m -Xms256m -Xmn128m -Xss512k -XX:Sur......
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3.2 file.conf 配置数据的存储位置

Seata 需要存储全局事务信息、分支事务信息、全局锁信息，这些数据需要设定存储的位置。
可以放在本地文件、配置中心、db数据库、redis缓存中，这里我们选择db数据库，还需要配置数据库的相关参数信息。

3.3 registry.conf 配置注册中心

Seata Server 要向注册中心进行注册，这样，其他服务就可以通过注册中心去发现 Seata Server，与 Seata Server 进行通信。
Seata 支持多款注册中心服务：nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa。
项目中我们使用 eureka 注册中心，这还需要在 registry.conf 文件中配置：eureka服务的连接地址、注册的服务名。

3.4 启动seata-server

双击 seata-server.bat 启动 Seata Server。
可查看 Eureka 注册中心 Seata Server 的注册信息：

4. 入门案例

4.1 order订单服务添加 Seata AT 事务

在订单项目中要启动全局事务，还要执行订单保存的分支事务。

4.1.1 order-parent 添加 seata 依赖

打开父工程的pom.xml文件，把其中注释的代码取消注释，其即为seata依赖。

<dependency>
          <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
          <artifactId>spring-cloud-alibaba-seata</artifactId>
          <version>${spring-cloud-alibaba-seata.version}</version>
          <exclusions>
            <exclusion>
              <artifactId>seata-all</artifactId>
              <groupId>io.seata</groupId>
            </exclusion>
          </exclusions>
        </dependency>
        <dependency>
          <groupId>io.seata</groupId>
          <artifactId>seata-all</artifactId>
          <version>${seata.version}</version>
        </dependency>
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4.1.2 三个配置文件

1. application.yml

TC 事务协调器通过“事务组”的方式将多个服务组织成一个全局事务。每个服务启动时要向TC注册，加入同一个事务组。

spring:
  application:
    name: order
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://localhost/seata_order?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=GMT%2B8
    jdbcUrl: ${spring.datasource.url}
    username: root
    password: root

  cloud:
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group: order_tx_group

server:
  port: 8083
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka

mybatis-plus:
      mapper-locations: classpath:mapper/*.xml
      type-aliases-package: cn.tedu.entity
      configuration:
        map-underscore-to-camel-case: true
logging:
  level:
    cn.tedu.mapper: debug
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2. registry.conf

需要从注册中心获得 TC 的地址，这里配置注册中心的地址。
TC 在注册中心注册的服务ID在 file.conf 中指定。

registry {
  # file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
  type = "eureka"

  nacos {
    serverAddr = "localhost"
    namespace = ""
    cluster = "default"
  }
  eureka {
    serviceUrl = "http://localhost:8761/eureka"
    # application = "default"
    # weight = "1"
  }
  redis {
    serverAddr = "localhost:6379"
    db = "0"
    password = ""
    cluster = "default"
    timeout = "0"
  }
  zk {
    cluster = "default"
    serverAddr = "127.0.0.1:2181"
    session.timeout = 6000
    connect.timeout = 2000
    username = ""
    password = ""
  }
  consul {
    cluster = "default"
    serverAddr = "127.0.0.1:8500"
  }
  etcd3 {
    cluster = "default"
    serverAddr = "http://localhost:2379"
  }
  sofa {
    serverAddr = "127.0.0.1:9603"
    application = "default"
    region = "DEFAULT_ZONE"
    datacenter = "DefaultDataCenter"
    cluster = "default"
    group = "SEATA_GROUP"
    addressWaitTime = "3000"
  }
  file {
    name = "file.conf"
  }
}

config {
  # file、nacos 、apollo、zk、consul、etcd3、springCloudConfig
  type = "file"

  nacos {
    serverAddr = "localhost"
    namespace = ""
    group = "SEATA_GROUP"
  }
  consul {
    serverAddr = "127.0.0.1:8500"
  }
  apollo {
    app.id = "seata-server"
    apollo.meta = "http://192.168.1.204:8801"
    namespace = "application"
  }
  zk {
    serverAddr = "127.0.0.1:2181"
    session.timeout = 6000
    connect.timeout = 2000
    username = ""
    password = ""
  }
  etcd3 {
    serverAddr = "http://localhost:2379"
  }
  file {
    name = "file.conf"
  }
}
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3. file.conf

在这里我们指定 TC 的服务ID seata-server：

vgroupMapping.order_tx_group = "seata-server"
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order_tx_group 对应 application.yml 中注册的事务组名。

transport {
  # tcp udt unix-domain-socket
  type = "TCP"
  #NIO NATIVE
  server = "NIO"
  #enable heartbeat
  heartbeat = true
  # the client batch send request enable
  enableClientBatchSendRequest = true
  #thread factory for netty
  threadFactory {
    bossThreadPrefix = "NettyBoss"
    workerThreadPrefix = "NettyServerNIOWorker"
    serverExecutorThread-prefix = "NettyServerBizHandler"
    shareBossWorker = false
    clientSelectorThreadPrefix = "NettyClientSelector"
    clientSelectorThreadSize = 1
    clientWorkerThreadPrefix = "NettyClientWorkerThread"
    # netty boss thread size,will not be used for UDT
    bossThreadSize = 1
    #auto default pin or 8
    workerThreadSize = "default"
  }
  shutdown {
    # when destroy server, wait seconds
    wait = 3
  }
  serialization = "seata"
  compressor = "none"
}
service {
  #transaction service group mapping
  # order_tx_group 与 yml 中的 “tx-service-group: order_tx_group” 配置一致
  # “seata-server” 与 TC 服务器的注册名一致
  # 从eureka获取seata-server的地址，再向seata-server注册自己，设置group
  # 事务组对应使用的协调器：seata-server
  vgroupMapping.order_tx_group = "seata-server"
  #only support when registry.type=file, please don't set multiple addresses
  order_tx_group.grouplist = "127.0.0.1:8091"
  #degrade, current not support
  enableDegrade = false
  #disable seata
  disableGlobalTransaction = false
}

client {
  rm {
    asyncCommitBufferLimit = 10000
    lock {
      retryInterval = 10
      retryTimes = 30
      retryPolicyBranchRollbackOnConflict = true
    }
    reportRetryCount = 5
    tableMetaCheckEnable = false
    reportSuccessEnable = false
  }
  tm {
    commitRetryCount = 5
    rollbackRetryCount = 5
  }
  undo {
    dataValidation = true
    logSerialization = "jackson"
    logTable = "undo_log"
  }
  log {
    exceptionRate = 100
  }
}

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4.1.3 创建 seata 数据源代理对象

Seata AT 事务对业务代码无侵入，全自动化处理全局事务，其功能是靠 Seata 的数据源代理工具实现的。
这里我们创建 Seata 的数据源代理，并排除 Spring 默认的数据源。
注意：
需要在业务层的业务方法上添加注解：
@Transactional //本地事务
@GlobalTransactional //开启全局事务
需要在启动类上添加注解：排除默认数据源。

@SpringBootApplication(exclude = DataSourceAutoConfiguration.class) //排除默认的数据源自动配置类，使用自定义的自动配置
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package cn.tedu;

import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
import io.seata.rm.datasource.DataSourceProxy;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Primary;

import javax.sql.DataSource;

/**
 * 自定义的数据源自动配置类
 * 用来创建AT事务的数据源代理对象
 */
@Configuration
public class DSAutoConfiguration {
    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource") //注入数据库参数
    @Bean //自定义数据源
    public DataSource dataSource(){
        return new HikariDataSource();
    }

    @Primary //首选对象
    @Bean //数据源代理对象
    public DataSource dataSourceProxy(DataSource ds){
        return new DataSourceProxy(ds);
    }
}
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4.2 account账户和storage库存添加Seata AT事务

4.2.1 三个配置文件

1. application.yml

仿照order中的yml文件，把以下代码添加至相应的位置即可。

 jdbcUrl: ${spring.datasource.url}

cloud:
    alibaba:
      seata:
        tx-service-group: order_tx_group
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2. registry.conf与file.conf 文件

这两个文件与order模块中的文件完全相同，可直接复制到对应的目录下。

4.2.2 创建seata数据源代理对象

直接复制order中的DSAutoConfiguration类，到相应的目录下即可。
注意：
还需在业务层的实现类的业务方法上添加注解：@Transactional //本地事务控制
还需在启动类上，添加排除默认数据源的注解：@SpringBootApplication(exclude = DataSourceAutoConfiguration.class) //排除默认数据源

4.3 测试

• 按顺序启动项目：
  Eureka
  Seata Server
  Easy Id Generator
  Storage
  Account
  Order

• 访问：http://localhost:8083/order/create?userId=1&productId=1&count=10&money=100

• 订单会调用库存和账户，这三个服务会分别启动一个分支事务，三个分支事务一起组成一个全局事务。
  观察三个项目的控制台都有Seata AT事务的日志。