第九章 分布式事务与缓存 v1.0

第一部分 分布式事务

一、分布式事务简介

在分布式系统中，每个服务都是一个分支事务，要保证所有分支事务最终一致，这样的事务就是分布式事务。

二、CAP理论和ACID理论

1.CAP

分布式系统有三个指标：Consistency(一致性)、Availability(可用性)、Partition tolerance(分区容错性)

分布式系统无法同时满足上述三个指标，这个结论叫做CAP定理

1. 一致性：用户访问分布式系统中的任意节点，得到的数据必须一致
2. 可用性：用户访问集群中的任意健康节点，必须能够得到响应，而不是超时或拒绝
3. 分区容错性：因为故障导致节点失联成为一个独立分区，出现分区时，系统也要持续对外提供服务

2.BASE理论

BASE理论是对CAP的一种解决思路

• Bascically Available(基本可用)：分布式系统在出现故障时，允许损失部分可用性，即保证核心可用。
• Soft State(软状态)：在一定时间内，允许出现中间状态，比如临时的不一致状态。
• Eventually Consistent(最终一致性)：虽然无法保证强一致性，但是在软状态结束后，最终达到数据一致。

3.CP与AP

分布式系统节点通过网络连接时，一定会出现分区(Partition)问题，此时一致性(C)和可用性(A)无法同时满足

AP：各子事务分别执行和提交，允许出现结果不一致，然后采用弥补措施恢复数据即可，实现最终一致。

CP：各个子事务执行后互相等待，同时提交，同时回滚，达成强一致；但事务等待过程中，处于弱可用状态。

示例：ElasticSearch集群是CP还是AP？

ES集群出现分区时，故障节点会被剔除集群，数据分片会重新分配到其它节点，保证数据一致性。因此是低可用性，高一致性，属于CP

三、分布式事务模型

分布式事务各个子系统之间必须能感知到彼此的事务状态，才能保证状态一致，故需要一个事务协调者来协调每一个事务的参与者(子系统事务)。这里的子系统事务，称为分支事务；有关联的各个分支事务在一起称为全局事务。

第二部分 Seata

开源分布式事务解决方案，官网：Seata官网

一、Seata架构

1.事务管理角色

1. TC(Transaction Coordinator)-事务协调者：维护全局和分支事务的状态，协调全局事务提交或回滚。
2. TM(Transaction Manager)-事务管理器：定义全局事务的范围、开始全局事务、提交或回滚全局事务。
3. RM(Resource Manager)-资源管理器：管理分支事务处理的资源，与TC交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态，并驱动分支事务提交或回滚。

2.Seata分布式事务解决方案

此处只为概述，后面会做详解

1. AT模式：Seata的默认模式，最终一致的分阶段事务模式，无业务侵入
2. XA模式：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
3. TCC模式：最终一致的分阶段事务模式，有业务侵入
4. SAGA模式：长事务模式，有业务侵入

二、Seata使用

1.微服务整合

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
  <exclusions>
    <!--版本较低，1.3.0， 因此排除-->
    <exclusion>
      <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
      <groupId>io.seata</groupId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>
<!--seata starter 采用1.4.2版本-->
<dependency>
  <groupId>io.seata</groupId>
  <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>${seata. version}</version>
</dependency>

seata :
  registry: # TC服务注册中心的配置，微服务根据这些信息去注册中心获取tc服务地址
  # 参考tc服务自己的registry.conf中的配置
  # 包括:地址、namespace、group、application-name、cluster 
  type: nacos
  nacos: # tc
    server-addr: 127.0.0.1:8848
    namespace: ""
    group: DEFAULT_GROUP
    application: seata-tc-server  # tc服务在nacos中的服务名称
  tx-service-group: seata-demo  # 事务组，根据这个获取tc服务的cluster名称
  service:
    vgroup-mapping:  # 事务组与TC服务cluster的映射关系
    	seata-demo: SH  # 事务组名称: cluster名称

三、解决方案详解

1.XA模式

XA规范是X/Open组织定义的分布式事务处理(DTP，Distributed Transaction Processing)标准, XA规范描述了全局的TM与局部的RM之间的接口，几乎所有主流的数据库都对XA规范提供了支持。

优点：事务的强一致性,满足ACID原则；常用数据库都支持，实现简单，并且没有代码侵入

缺点：因为一阶段需要锁定数据库资源，等待二阶段结束才释放，性能较差；依赖关系型数据库实现事务

2.AT模式

脏写问题与解决

TC锁由Seata管理，锁定资源范围小于DB锁，效率较XA更高

上面情况可能出现非Seata管理的分布式事务影响到一致性问题，通过保存两个快照发现异常让人工接入

3.实现AT模式

4.TCC模式

5.SAGA模式

第三部分 分布式缓存

一、分布式缓存简介

二、Lua语法

这里先保留分布式缓存和 Lua 的章节入口，后续再按实际使用场景补充。