分布式事務(wù)淺析及簡單實現(xiàn)

作者：翟飛 2020-03-31 08:05:23


前端
分布式 在分布式系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)的高可用，通常，我們會將數(shù)據(jù)保留多個副本(replica)，這些副本會放置在不同的物理的機器上。為了對用戶提供正確的 CRUD 等語義，我們需要保證這些放置在不同物理機器上的副本是一致的。分布式事務(wù)在現(xiàn)在遍地都是分布式部署的系統(tǒng)中幾乎是必要的。

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 在分布式系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)的高可用，通常，我們會將數(shù)據(jù)保留多個副本(replica)，這些副本會放置在不同的物理的機器上。為了對用戶提供正確的 CRUD 等語義，我們需要保證這些放置在不同物理機器上的副本是一致的。分布式事務(wù)在現(xiàn)在遍地都是分布式部署的系統(tǒng)中幾乎是必要的。

我們先聊一下啥是事務(wù)?

分布式事務(wù)、事務(wù)隔離級別、ACID我相信大家這些東西都耳熟能詳了，那什么是事務(wù)呢?

概念：

一般是指要做的或所做的事情。

指作為單個邏輯工作單元執(zhí)行的一系列操作，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。

簡單的說，事務(wù)就是并發(fā)控制的單位，是用戶定義的一個操作序列。

特性：

事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位。

事務(wù)應(yīng)該具有4個屬性：原子性、一致性、隔離性、持久性。這四個屬性通常稱為ACID特性。

• 原子性(atomicity)：一個事務(wù)是一個不可分割的工作單位，事務(wù)中包括的操作要么都做，要么都不做。
• 一致性(consistency)：事務(wù)必須是使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)變到另一個一致性狀態(tài)。一致性與原子性是密切相關(guān)的。
• 隔離性(isolation)：一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對并發(fā)的其他事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個事務(wù)之間不能互相干擾。
• 持久性(durability)：持久性也稱永久性(permanence)，指一個事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對其有任何影響。

那什么是分布式事務(wù)呢?

這里舉個簡單的例子：大家可以想一下，你下單流程可能涉及到10多個環(huán)節(jié)，你下單付錢都成功了，但是你優(yōu)惠券扣減失敗了，積分新增失敗了，前者公司會被薅羊毛，后者用戶會不開心，

但是這些都在不同的服務(wù)怎么保證大家都成功呢? 分布式事務(wù)。

分布式事務(wù)是指會涉及到操作多個數(shù)據(jù)庫的事務(wù)。其實就是將對同一庫事務(wù)的概念擴大到了對多個庫的事務(wù)。目的是為了保證分布式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)一致性。分布式事務(wù)處理的關(guān)鍵是必須有一種方法可以知道事務(wù)在任何地方所做的所有動作，提交或回滾事務(wù)的決定必須產(chǎn)生統(tǒng)一的結(jié)果(全部提交或全部回滾)

比較著名的分布式事務(wù)有：

• 2pc(兩段式提交)
• 3pc(三段式提交)
• TCC(Try、Confirm、Cancel)
• 半消息/最終一致性(RocketMQ)

這里我就介紹下最簡單的2pc(兩段式)，以及大家以后可能比較常用的半消息事務(wù)也就是最終一致性，別的事務(wù)都大同小異，都有很多優(yōu)點。

當然也都有種種弊端：

例如長時間鎖定數(shù)據(jù)庫資源，導(dǎo)致系統(tǒng)的響應(yīng)不快，并發(fā)上不去。

網(wǎng)絡(luò)抖動出現(xiàn)腦裂情況，導(dǎo)致事物參與者，不能很好地執(zhí)行協(xié)調(diào)者的指令，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

單點故障：例如事物協(xié)調(diào)者，在某一時刻宕機，雖然可以通過選舉機制產(chǎn)生新的Leader，但是這過程中，必然出現(xiàn)問題，而TCC，只有強悍的技術(shù)團隊，才能支持開發(fā)，成本太高。

開始介紹這個兩個事物吧。

2pc(兩段式提交) :

第一階段：準備階段(投票階段) 和第二階段：提交階段(執(zhí)行階段)

2pc(兩段式提交)可以說是分布式事務(wù)的最開始的樣子了，像極了媒婆，就是通過消息中間件或者全部事務(wù)管理來協(xié)調(diào)多個系統(tǒng)，在兩個系統(tǒng)操作事務(wù)的時候都鎖定資源但是不提交事務(wù)，等兩者都準備好了，告訴消息中間件或者全部事務(wù)管理者，然后再分別提交事務(wù)。不管最后結(jié)果如何，第二階段都會結(jié)束當前事務(wù)

但是問題所在是，如果A系統(tǒng)事務(wù)提交成功了，但是B系統(tǒng)在提交的時候網(wǎng)絡(luò)波動或者各種原因提交失敗了，其實還是會失敗的。

最終一致性：

整個流程中，我們能保證是：

• 業(yè)務(wù)主動方本地事務(wù)提交失敗，業(yè)務(wù)被動方不會收到消息的投遞。
• 只要業(yè)務(wù)主動方本地事務(wù)執(zhí)行成功，那么消息服務(wù)一定會投遞消息給下游的業(yè)務(wù)被動方，并最終保證業(yè)務(wù)被動方一定能成功消費該消息(消費成功或失敗，即最終一定會有一個最終態(tài))。
• 不過呢技術(shù)就是這樣，各種極端的情況我們都需要考慮，也很難有完美的方案，所以才會有這么多的方案三段式、TCC、最大努力通知等等分布式事務(wù)方案，大家只需要知道為啥要做，做了有啥好處，有啥壞處，在實際開發(fā)的時候都注意下就好了，系統(tǒng)都是根據(jù)業(yè)務(wù)場景設(shè)計出來的，離開業(yè)務(wù)的技術(shù)沒有意義，離開技術(shù)的業(yè)務(wù)沒有底氣。

【本文是51CTO專欄機構(gòu)“AiChinaTech”的原創(chuàng)文章，微信公眾號( id: tech-AI)”】

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