Transactional
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事务的具体定义

  • 事务提供一种机制将一个活动涉及的所有操作纳入到一个不可分割的执行单元,组成事务的所有操作只有在所有操作均能正常执行的情况下方能提交,只要其中任一操作执行失败,都将导致整个事务的回滚。简单地说,事务提供一种“要么什么都不做,要么做全套(All or Nothing)”机制。

数据库本地事务

ACID

说到数据库事务就不得不说,数据库事务中的四大特性,ACID:

A:原子性(Atomicity)

  • 一个事务(transaction)中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误,会被回滚(Rollback)到事务开始前的状态,就像这个事务从来没有执行过一样。

    C:一致性(Consistency)

  • 事务的一致性指的是在一个事务执行之前和执行之后数据库都必须处于一致性状态。如果事务成功地完成,那么系统中所有变化将正确地应用,系统处于有效状态。如果在事务中出现错误,那么系统中的所有变化将自动地回滚,系统返回到原始状态。

    I:隔离性(Isolation)

  • 指的是在并发环境中,当不同的事务同时操纵相同的数据时,每个事务都有各自的完整数据空间。由并发事务所做的修改必须与任何其他并发事务所做的修改隔离。事务查看数据更新时,数据所处的状态要么是另一事务修改它之前的状态,要么是另一事务修改它之后的状态,事务不会查看到中间状态的数据。

    D:持久性(Durability)

  • 指的是只要事务成功结束,它对数据库所做的更新就必须永久保存下来。即使发生系统崩溃,重新启动数据库系统后,数据库还能恢复到事务成功结束时的状态。

InnoDB实现原理

  • InnoDB是mysql的一个存储引擎,大部分人对mysql都比较熟悉,这里简单介绍一下数据库事务实现的一些基本原理,在本地事务中,服务和资源在事务的包裹下可以看做是一体的,我们的本地事务由资源管理器进行管理,而事务的ACID是通过InnoDB日志和锁来保证。
  • 事务的隔离性是通过数据库锁的机制实现的,持久性通过redo log(重做日志)来实现,原子性和一致性通过Undo log来实现
  • UndoLog的原理很简单,为了满足事务的原子性,在操作任何数据之前,首先将数据备份到一个地方(这个存储数据备份的地方称为UndoLog)。然后进行数据的修改。如果出现了错误或者用户执行了ROLLBACK语句,系统可以利用Undo Log中的备份将数据恢复到事务开始之前的状态。
  • RedoLog记录的是新数据的备份。在事务提交前,只要将RedoLog持久化即可,不需要将数据持久化。当系统崩溃时,虽然数据没有持久化,但是RedoLog已经持久化。系统可以根据RedoLog的内容,将所有数据恢复到最新的状态。

什么是分布式事务

  • 分布式事务就是指事务的参与者、支持事务的服务器、资源服务器以及事务管理器分别位于不同的分布式系统的不同节点之上。简单的说,就是一次大的操作由不同的小操作组成,这些小的操作分布在不同的服务器上,且属于不同的应用,分布式事务需要保证这些小操作要么全部成功,要么全部失败。本质上来说,分布式事务就是为了保证不同数据库的数据一致性。

CAP定理,又被叫作布鲁尔定理 设计分布式系统 CAP就是入门理论。

  • C (一致性):对某个指定的客户端来说,读操作能返回最新的写操作。对于数据分布在不同节点上的数据上来说,如果在某个节点更新了数据,那么在其他节点如果都能读取到这个最新的数据,那么就称为强一致,如果有某个节点没有读取到,那就是分布式不一致。
  • A (可用性):非故障的节点在合理的时间内返回合理的响应(不是错误和超时的响应)。可用性的两个关键一个是合理的时间,一个是合理的响应。合理的时间指的是请求不能无限被阻塞,应该在合理的时间给出返回。合理的响应指的是系统应该明确返回结果并且结果是正确的,这里的正确指的是比如应该返回50,而不是返回40。
  • P (分区容错性):当出现网络分区后,系统能够继续工作。打个比方,这里个集群有多台机器,有台机器网络出现了问题,但是这个集群仍然可以正常工作。

熟悉CAP的人都知道,三者不能共有,如果感兴趣可以搜索CAP的证明,在分布式系统中,网络无法100%可靠,分区其实是一个必然现象,如果我们选择了CA而放弃了P,那么当发生分区现象时,为了保证一致性,这个时候必须拒绝请求,但是A又不允许,所以分布式系统理论上不可能选择CA架构,只能选择CP或者AP架构。

对于CP来说,放弃可用性,追求一致性和分区容错性,我们的zookeeper其实就是追求的强一致。

对于AP来说,放弃一致性(这里说的一致性是强一致性),追求分区容错性和可用性,这是很多分布式系统设计时的选择,后面的BASE也是根据AP来扩展。

BASE

BASE 是 Basically Available(基本可用)、Soft state(软状态)和 Eventually consistent (最终一致性)三个短语的缩写。是对CAP中AP的一个扩展

  • 基本可用:分布式系统在出现故障时,允许损失部分可用功能,保证核心功能可用。
  • 软状态:允许系统中存在中间状态,这个状态不影响系统可用性,这里指的是CAP中的不一致。
  • 最终一致:最终一致是指经过一段时间后,所有节点数据都将会达到一致。

BASE解决了CAP中理论没有网络延迟,在BASE中用软状态和最终一致,保证了延迟后的一致性。BASE和 ACID 是相反的,它完全不同于ACID的强一致性模型,而是通过牺牲强一致性来获得可用性,并允许数据在一段时间内是不一致的,但最终达到一致状态。

分布式事务解决方案

TCC

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对于TCC的解释:

  • Try阶段:尝试执行,完成所有业务检查(一致性),预留必须业务资源(准隔离性)

  • Confirm阶段:确认执行真正执行业务,不作任何业务检查,只使用Try阶段预留的业务资源,Confirm操作满足幂等性。要求具备幂等设计,Confirm失败后需要进行重试。

  • Cancel阶段:取消执行,释放Try阶段预留的业务资源 Cancel操作满足幂等性Cancel阶段的异常和Confirm阶段异常处理方案基本上一致。

    举个简单的例子

  • 如果你用100元买了一瓶水, Try阶段:你需要向你的钱包检查是否够100元并锁住这100元,水也是一样的。

  • 如果有一个失败,则进行cancel(释放这100元和这一瓶水),如果cancel失败不论什么失败都进行重试cancel,所以需要保持幂等。

  • 如果都成功,则进行confirm,确认这100元扣,和这一瓶水被卖,如果confirm失败无论什么失败则重试(会依靠活动日志进行重试)

    对于TCC来说适合一些:

  • 强隔离性,严格一致性要求的活动业务。

  • 执行时间较短的业务

  • 实现参考:ByteTCC:https://github.com/liuyangming/ByteTCC/

MQ事务

  • 在RocketMQ中实现了分布式事务,实际上其实是对本地消息表的一个封装,将本地消息表移动到了MQ内部,下面简单介绍一下MQ事务,如果想对其详细了解可以参考: https://www.jianshu.com/p/453c6e7ff81c。
    输入图片说明

  • 程如下: 第一阶段Prepared消息,会拿到消息的地址。

  • 第二阶段执行本地事务。

  • 第三阶段通过第一阶段拿到的地址去访问消息,并修改状态。消息接受者就能使用这个消息。

如果确认消息失败,在RocketMq Broker中提供了定时扫描没有更新状态的消息,如果有消息没有得到确认,会向消息发送者发送消息,来判断是否提交,在rocketmq中是以listener的形式给发送者,用来处理。
输入图片说明

如果消费超时,则需要一直重试,消息接收端需要保证幂等。如果消息消费失败,这个就需要人工进行处理,因为这个概率较低,如果为了这种小概率时间而设计这个复杂的流程反而得不偿失

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