SpringCloud - Seata 分布式事务

前言

该博客为Sentinel学习笔记，主要目的是为了帮助后期快速复习使用
学习视频：7小快速通关SpringCloud
辅助文档：SpringCloud快速通关
源码地址：cloud-demo

一、简介

官网：https://seata.apache.org/zh-cn/
Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，旨在解决微服务架构中跨服务的事务一致性问题。它支持多种事务模型（如AT、TCC、SAGA），能够保证跨多个服务和数据库的数据一致性，简化了分布式事务的管理。

为什么需要使用 Seata？

在分布式系统中，由于涉及多个微服务和多个数据库，事务的一致性和可靠性成为了一个挑战。传统的事务管理机制（如两阶段提交）不适用于复杂的微服务环境，因为它们的成本高、实现复杂且不易扩展。
Seata 的优势体现在以下几个方面：

• 分布式事务支持：Seata 提供了跨多个服务和数据库的事务支持，确保多个服务的操作能够像一个单一事务一样进行提交或回滚。
• 性能优化：Seata 采用高效的事务协调机制，通过减少分布式事务处理的开销，显著提升系统性能。
• 可靠性和容错性：Seata 的设计保证了事务的一致性和可靠性，即使在部分节点发生故障时，也能保证系统的正确性。
• 简化开发：使用 Seata 时，开发者不需要自己编写复杂的分布式事务处理逻辑，Seata 提供了易用的注解和API，极大地简化了开发工作。
• 灵活的事务模型：Seata 提供了多种事务模型（AT、TCC、SAGA），可以根据具体业务场景选择合适的事务管理方式，满足不同的需求。
  

二、快速入门

2.1 环境准备

2.2 原理

2.2.1 核心组件

Seata分布式事务的工作原理主要涉及三个核心组件：事务协调器（TC）、事务管理器（TM）和资源管理器（RM）。以下是这些组件的详细工作原理：

• 事务协调器（TC）：TC负责维护全局事务的状态，并协调事务的提交或回滚。 它接收全局事务的开始、提交或回滚请求，协调各个服务的事务执行。TC在收到所有分支事务的提交或回滚确认后，将全局事务状态标记为结束。
• 事务管理器（TM）：TM负责定义和发起全局事务。 当TM发起一个全局事务时，TC创建一个全局事务ID，并将该事务状态设置为“开始”状态。TM通知TC提交事务，TC依次通知各RM提交其分支事务。如果任一分支事务执行失败或出现异常，TM通知TC回滚事务，TC会依次通知各RM进行回滚操作。
• 资源管理器（RM）：RM负责管理分支事务（Branch Transaction），并与本地数据库资源交互，确保各个分支事务的提交和回滚操作。 在全局事务的生命周期内，多个服务会分别执行属于自己的本地事务（即分支事务）。每个分支事务在执行前需要向TC注册，并绑定到全局事务ID上。每个服务的RM负责管理分支事务的执行，并与本地资源交互。执行完成后，RM会向TC报告分支事务的执行结果。

2.2.1 实现步骤

Seata的分布式事务管理通过以下步骤实现：

1. 全局事务开始：当TM发起一个全局事务时，TC创建一个全局事务ID，并将该事务状态设置为“开始”状态。
2. 注册分支事务：在全局事务的生命周期内，多个服务会分别执行属于自己的本地事务（即分支事务）。每个分支事务在执行前需要向TC注册，并绑定到全局事务ID上。
3. 分支事务执行：每个服务的RM负责管理分支事务的执行，并与本地资源交互。执行完成后，RM会向TC报告分支事务的执行结果。
4. 全局提交或回滚：当所有分支事务都执行成功时，TM通知TC提交事务，TC依次通知各RM提交其分支事务。如果任一分支事务执行失败或出现异常，TM通知TC回滚事务，TC会依次通知各RM进行回滚操作。
5. 事务结束：TC在收到所有分支事务的提交或回滚确认后，将全局事务状态标记为结束。

2.3 seata-server

1. 下载：https://seata.apache.org/zh-cn/download/seata-server
2. 解压并启动：seata-server.bat
   
   
   Server端口【TC事务协调者】：8091
   Web可视化界面：http://localhost:7091，账号和密码都为seata
   
   

2.4 微服务配置

2.4.1 引依赖

	<!-- 分布式事务Seata --><dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId></dependency>

2.4.2 配置

每个微服务创建 file.conf文件，完整内容如下；
【微服务只需要复制 service 块配置即可】

#
# Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
# contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
# this work for additional information regarding copyright ownership.
# The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
# (the "License"); you may not use this file except in compliance with
# the License.  You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#transport {# tcp, unix-domain-sockettype = "TCP"#NIO, NATIVEserver = "NIO"#enable heartbeatheartbeat = true# the tm client batch send request enableenableTmClientBatchSendRequest = false# the rm client batch send request enableenableRmClientBatchSendRequest = true# the rm client rpc request timeoutrpcRmRequestTimeout = 2000# the tm client rpc request timeoutrpcTmRequestTimeout = 30000# the rm client rpc request timeoutrpcRmRequestTimeout = 15000#thread factory for nettythreadFactory {bossThreadPrefix = "NettyBoss"workerThreadPrefix = "NettyServerNIOWorker"serverExecutorThread-prefix = "NettyServerBizHandler"shareBossWorker = falseclientSelectorThreadPrefix = "NettyClientSelector"clientSelectorThreadSize = 1clientWorkerThreadPrefix = "NettyClientWorkerThread"# netty boss thread sizebossThreadSize = 1#auto default pin or 8workerThreadSize = "default"}shutdown {# when destroy server, wait secondswait = 3}serialization = "seata"compressor = "none"
}
service {#transaction service group mappingvgroupMapping.default_tx_group = "default"#only support when registry.type=file, please don't set multiple addressesdefault.grouplist = "127.0.0.1:8091"#degrade, current not supportenableDegrade = false#disable seatadisableGlobalTransaction = false
}client {rm {asyncCommitBufferLimit = 10000lock {retryInterval = 10retryTimes = 30retryPolicyBranchRollbackOnConflict = true}reportRetryCount = 5tableMetaCheckEnable = falsetableMetaCheckerInterval = 60000reportSuccessEnable = falsesagaBranchRegisterEnable = falsesagaJsonParser = "fastjson"sagaRetryPersistModeUpdate = falsesagaCompensatePersistModeUpdate = falsetccActionInterceptorOrder = -2147482648 #Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 1000sqlParserType = "druid"branchExecutionTimeoutXA = 60000connectionTwoPhaseHoldTimeoutXA = 10000}tm {commitRetryCount = 5rollbackRetryCount = 5defaultGlobalTransactionTimeout = 60000degradeCheck = falsedegradeCheckPeriod = 2000degradeCheckAllowTimes = 10interceptorOrder = -2147482648 #Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 1000}undo {dataValidation = trueonlyCareUpdateColumns = truelogSerialization = "jackson"logTable = "undo_log"compress {enable = true# allow zip, gzip, deflater, lz4, bzip2, zstd default is ziptype = zip# if rollback info size > threshold, then will be compress# allow k m g tthreshold = 64k}}loadBalance {type = "XID"virtualNodes = 10}
}
log {exceptionRate = 100
}
tcc {fence {# tcc fence log table namelogTableName = tcc_fence_log# tcc fence log clean periodcleanPeriod = 1h}
}

2.4.3 开启全局事务

在最大的方法入口，标记@GlobalTransactional，即可开启全局事务

2.5 二阶提交协议原理

第一阶段：本地事务

1. 全局事务开始：业务层发起全局事务请求，事务协调者（TC）注册全局事务并生成全局事务ID。
2. 分支事务注册：各个分支事务（如扣减库存、创建订单、扣减余额）分别向TC注册，申请必要的资源锁（如数据库表的记录锁）。
3. 执行本地事务：
   • 扣减库存：扣减库存：执行SQL update storage_tbl set count = count - 2 where commodity_code = 'P0001'，更新库存数量。
   • 创建订单：执行订单创建相关的本地事务。
   • 扣减余额：执行扣减账户余额的本地事务。
4. 记录前后镜像：在执行业务SQL前后，分别查询并记录数据的前后镜像，用于生成回滚日志（UNDO LOG）。
5. 插入回滚日志：将前后镜像组成的回滚日志插入到UNDO LOG表中，以便在需要时进行数据回滚。
6. 本地事务提交：将业务数据和UNDO LOG一起保存，并汇报自己提交成功与否的结果。

第二阶段：提交阶段

1. 分支提交：
   • 收到TC的提交请求后，各个分支事务立即响应OK，表示准备就绪。
   • 给异步任务队列中添加异步任务，异步和批量地删除相应的UNDO LOG记录。
2. 分支回滚：
   • 如果TC的提交请求未能成功，或者在第一阶段中某个分支事务失败，TC将发起回滚请求。
   • 各个分支事务收到回滚请求后，开启一个本地事务，执行以下任务：
     • 找到对应的UNDO LOG记录。
     • 数据校验：比较后镜像与当前数据，如果不一致，则说明数据被其他渠道修改，需要进行相应处理；如果一致，则执行回滚。
     • 回滚数据：根据UNDO LOG的前镜像内容执行数据修改，完成后删除UNDO LOG。

通过以上流程，Seata确保了分布式事务的原子性，即所有分支事务要么全部成功提交，要么全部回滚，从而保证了数据的一致性。

2.6 二阶提交协议可视化

2.6.1 观察初始数据库

2.6.2 设置断点

我们在业务服务BusinessServiceImpl的主方法purchase中给远程调用方法deduct和create加上断点

并在订单服务OrderServiceImpl的create方法中添加一个除零异常，并在前面加上一个断点

2.6.3 发起请求，观察数据变化

在浏览器发送请求，http://localhost:11000/purchase?userId=1&commodityCode=P0001&count=2
这里，我们来到第一个断点扣减库存deduct，可以看到控制台打印开启了一个新的全局事务

此时在Seata控制台中可以观测到这个全局事务
当前没有任何数据提交，即没有全局锁 -> 只有第一阶段本地提交，要修改数据之前，才会申请自己数据的记录锁，即全局锁

继续放行到第二个断点位置，创建订单create，观察Seata控制台，开启分支事务并查看
可以看到storage_db的分支事务

而且在全局锁中也可以看到数据 -> 分支事务一定会提交一个数据

继续观察storage_db数据库，可以看到库存已经被扣减，并且在undo_log表中有一条记录


查看rollback_info字段的内容，
在前镜像" beforeImage "中可以看到，在记录修改之前的值为100 "value": 100
后镜像"afterImage"，扣减库存后的数据为，"value": 98

{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.undo.BranchUndoLog","xid": "192.168.4.105:8091:7782838703486791689","branchId": 7782838703486791690,"sqlUndoLogs": ["java.util.ArrayList",[{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.undo.SQLUndoLog","sqlType": "UPDATE","tableName": "storage_tbl","beforeImage": {"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.TableRecords","tableName": "storage_tbl","rows": ["java.util.ArrayList",[{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.Row","fields": ["java.util.ArrayList",[{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.Field","name": "count","keyType": "NULL","type": 4,"value": 100},{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.Field","name": "id","keyType": "PRIMARY_KEY","type": 4,"value": 1}]}}]]},"afterImage": {"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.TableRecords","tableName": "storage_tbl","rows": ["java.util.ArrayList",[{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.Row","fields": ["java.util.ArrayList",[{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.Field","name": "count","keyType": "NULL","type": 4,"value": 98},{"@class": "org.apache.seata.rm.datasource.sql.struct.Field","name": "id","keyType": "PRIMARY_KEY","type": 4,"value": 1}]}}]]}}]]
}

继续放行到第三个断点位置，保存订单orderTblMapper.insert(orderTbl);，观察Seata控制台
可以看到多了account_db的分支事务和全局锁


此时数据库的余额和库存均被扣减，并且生成了UNDO LOG记录

此时继续放行，即会执行int i = 1/0;抛出除零异常，所有数据全部按照前镜像回滚，UNDO LOG记录

注意：事务事务超时时间为一分钟，调试过程中，一旦超时会报一下错误
may be has finished -> 事务可能完成
branch register failed -> 分支注册事务失败

2025-02-13T22:41:16.010+08:00 ERROR 19556 --- [seata-storage] [io-13000-exec-9] o.a.c.c.C.[.[.[/].[dispatcherServlet]    : Servlet.service() for servlet [dispatcherServlet] in context with path [] threw exception [Request processing failed: org.springframework.transaction.TransactionSystemException: JDBC commit failed] with root causeorg.apache.seata.core.exception.RmTransactionException: branch register failed, xid: 192.168.4.105:8091:7782838703486791747, errMsg: TransactionException[Could not found global transaction xid = 192.168.4.105:8091:7782838703486791747, may be has finished.] 

2.7 四种事务模式

2.7.1 AT模式

这是Seata中最常用的一种分布式事务模式，它通过自动的预提交、回滚操作，实现分布式事务的透明化管理。AT模式的核心在于自动处理数据库的事务操作，不需要对业务代码进行侵入性的修改。

2.7.2 TCC模式

适用于需要显式控制分布式事务的场景，确保所有参与者都遵循统一的规则。TCC模式通过三阶段的提交（Try、Confirm、Cancel）来保证最终一致性。适用于夹杂非数据库操作的事务。

2.7.3 Saga模式

适用于复杂的业务流程，每个步骤都可以独立地进行业务逻辑处理。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。

2.7.4 XA模式

适用于需要兼容传统数据库系统的场景，支持多种资源管理器。XA模式是强一致性分阶段事务模式，牺牲了一定的可用性，无业务侵入。

2.7.5 切换模式

添加application.yml配置

seata:data-source-proxy-mode: AT #默认为AT模式