分布式事务是指事务的参与者,支持事务的服务器,资源服务器以及事务管理器分别位于分布式系统的不同节点之上。通常一个分布式事务中会涉及对多个数据源或业务系统的操作。分布式事务也可以被定义为一种嵌套型的事务,同时也就具有了ACID事务的特性。
CAP理论
Consistency(一致性):数据一致更新,所有数据变动都是同步的(强一致性)。
Availability(可用性):好的响应性能
Partition tolerance(分区容错性) :可靠性
定理:任何分布式系统只可同时满足二点,没法三者兼顾。
CA系统(放弃P):指将所有数据(或者仅仅是那些与事务相关的数据)都放在一个分布式节点上,就不会存在网络分区。所以强一致性以及可用性得到满足。
CP系统(放弃A):如果要求数据在各个服务器上是强一致的,然而网络分区会导致同步时间无限延长,那么如此一来可用性就得不到保障了。坚持事务ACID(原子性、一致性、隔离性和持久性)的传统数据库以及对结果一致性非常敏感的应用通常会做出这样的选择。
AP系统(放弃C):这里所说的放弃一致性,并不是完全放弃数据一致性,而是放弃数据的强一致性,而保留数据的最终一致性。如果即要求系统高可用又要求分区容错,那么就要放弃一致性了。因为一旦发生网络分区,节点之间将无法通信,为了满足高可用,每个节点只能用本地数据提供服务,这样就会导致数据不一致。一些遵守BASE原则数据库,(如:Cassandra、CouchDB等)往往会放宽对一致性的要求(满足最终一致性即可),一次来获取基本的可用性。
BASE理论
Basically Available基本可用:指分布式系统在出现不可预知的故障的时候,允许损失部分可用性——但不是系统不可用。
响应时间上的损失:假如正常一个在线搜索0.5秒之内返回,但由于故障(机房断电或网络不通),查询结果的响应时间增加到1—2秒。功能上的损失:如果流量激增或者一个请求需要多个服务间配合,而此时有的服务发生了故障,这时需要进行服务降级,进而保护系统稳定性。
Soft state软状态:允许系统在不同节点的数据副本之间进行数据同步的过程存在延迟。Eventually consistent最终一致:最终数据是一致的就可以了,而不是时时高一致。
BASE思想主要强调基本的可用性,如果你需要High 可用性,也就是纯粹的高性能,那么就要以一致性或容错性为牺牲。
实现方案
分布式事务的实现主要有以下 5 种方案:
- XA 方案
- TCC 方案
- 可靠消息最终一致性方案
- 最大努力通知方案
2PC/XA方案
所谓的 XA 方案,即:两阶段提交,有一个事务管理器的概念,负责协调多个数据库(资源管理器)的事务,事务管理器先问问各个数据库你准备好了吗?如果每个数据库都回复 ok,那么就正式提交事务,在各个数据库上执行操作;如果任何其中一个数据库回答不 ok,那么就回滚事务。
这种分布式事务方案,比较适合单块应用里,跨多个库的分布式事务,而且因为严重依赖于数据库层面来搞定复杂的事务,效率很低,绝对不适合高并发的场景。
一般来说某个系统内部如果出现跨多个库的这么一个操作,是不合规的。如果你要操作别人的服务的库,你必须是通过调用别的服务的接口来实现,绝对不允许交叉访问别人的数据库。
TCC强一致性方案
TCC 的全称是:Try
、Confirm
、Cancel
。
- Try 阶段:这个阶段说的是对各个服务的资源做检测以及对资源进行 锁定或者预留。
- Confirm 阶段:这个阶段说的是在各个服务中执行实际的操作。
- Cancel 阶段:如果任何一个服务的业务方法执行出错,那么这里就需要 进行补偿,就是执行已经执行成功的业务逻辑的回滚操作。(把那些执行成功的回滚)
这种方案说实话几乎很少人使用,但是也有使用的场景。因为这个 事务回滚实际上是严重依赖于你自己写代码来回滚和补偿 了,会造成补偿代码巨大,非常之恶心。
可靠消息最终一致性方案
基于 MQ 来实现事务。比如阿里的 RocketMQ 就支持消息事务。大概的意思就是:
- A 系统先发送一个 prepared 消息到 MQ,如果这个 prepared 消息发送失败那么就直接取消操作别执行了;
- 如果这个消息发送成功过了,那么接着执行本地事务,如果成功就告诉 MQ 发送确认消息,如果失败就告诉 MQ 回滚消息;
- 如果发送了确认消息,那么此时 B 系统会接收到确认消息,然后执行本地的事务;
- mq 会自动定时轮询所有 prepared 消息回调你的接口,问你,这个消息是不是本地事务处理失败了,所有没发送确认的消息,是继续重试还是回滚?一般来说这里你就可以查下数据库看之前本地事务是否执行,如果回滚了,那么这里也回滚吧。这个就是避免可能本地事务执行成功了,而确认消息却发送失败了。
- 这个方案里,要是系统 B 的事务失败了咋办?重试咯,自动不断重试直到成功,如果实在是不行,要么就是针对重要的资金类业务进行回滚,比如 B 系统本地回滚后,想办法通知系统 A 也回滚;或者是发送报警由人工来手工回滚和补偿。
这个还是比较合适的,目前国内互联网公司大都是这么玩儿的,要不你举用 RocketMQ 支持的,要不你就自己基于类似 ActiveMQ?RabbitMQ?自己封装一套类似的逻辑出来,总之思路就是这样子的。
最大努力通知方案
这个方案的大致意思就是:
- 系统 A 本地事务执行完之后,发送个消息到 MQ;
- 这里会有个专门消费 MQ 的最大努力通知服务,这个服务会消费 MQ 然后写入数据库中记录下来,或者是放入个内存队列也可以,接着调用系统 B 的接口;
- 要是系统 B 执行成功就 ok 了;要是系统 B 执行失败了,那么最大努力通知服务就定时尝试重新调用系统 B,反复 N 次,最后还是不行就放弃。