分布式事务学习笔记(五)微服务实现Seata TCC模式、TC服务器高可用异地容灾

前言

分布式事务学习笔记(一)分布式事务问题、CAP定理、BASE理论、Seata
分布式事务学习笔记(二)Seata架构、TC服务器部署、微服务集成Seata
分布式事务学习笔记(三)微服务实现Seata XA模式
分布式事务学习笔记(四)微服务实现Stata AT模式、Stata Saga模式介绍

6 Seata TCC 模式

6.1 实现原理

TCC 模式是 Seata 支持的一种由业务方细粒度控制的侵入式分布式事务解决方案，其架构如下图：

TCC 模式包含两个阶段，分别是：

• 阶段一（Try）：资源检测与预留阶段
• 阶段二（Confirm）：预留资源确认阶段
• 阶段二（Cancel）：预留资源释放阶段

以一个扣减用户余额的业务为例。假设账户A原本的余额为100，现在需要扣减30。

• 阶段一（Try）：检查余额是否充足，如果充足则冻结金额增加30，可用余额扣减30，总数还是100。完成后事务直接提交，无需等待。

• 阶段二（Confirm）：如果是确认提交操作，则冻结金额扣减30，可用余额不变，此时就只剩下可用余额70。

• 阶段二（Cancel）：如果是回滚操作，则冻结金额扣减30，可用余额增加30，恢复到初始状态。

6.2 优缺点

TCC的优点：

• 一阶段完成后直接提交事务，释放数据库资源，性能好
• 相比AT模型，无需生成快照，无需使用全局锁，性能更强
• 不依赖数据库事务，而是依赖业务补偿操作，可以用于非事务型数据库，且可以灵活选择业务资源的锁定粒度

TCC的缺点：

• 有代码侵入，需要人为编写try、Confirm和Cancel接口，实现复杂
• 有软状态，事务是最终一致
• 需要考虑Confirm和Cancel的失败情况，实现麻烦

6.3 空回滚和业务悬挂

6.3.1 空回滚

当某分支事务的Try阶段阻塞时，可能导致全局事务超时而触发二阶段的Cancel操作。在未执行Try操作时先执行了Cancel操作，这时Cancel就不能做回滚，就是空回滚。

因此，在执行Cancel操作时，应当判断Try是否已经执行，如果尚未执行，则应该空回滚。

6.3.2 业务悬挂

对于已经空回滚的业务，之前被阻塞的Try操作恢复，继续执行Try，但已经永远不可能继续执行Confirm或Cancel操作，事务一直处于中间状态，这就是业务悬挂。

因此，在执行Try操作时，应当判断Cancel是否已经执行过了，如果已经执行，应当阻止空回滚后的Try操作，避免悬挂。

6.4 微服务实现TCC模式

6.4.1 思路分析

要解决空回滚和业务悬挂问题，就必须要记录当前事务状态是在Try还是Cancel阶段。为此，可以在数据库定义一张表来记录：

CREATE TABLE `t_account_freeze` (
 `xid` varchar(128) NOT NULL COMMENT '全局事务id',
 `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
 `freeze_money` int(11) unsigned DEFAULT '0' COMMENT '冻结金额',
 `state` int(1) DEFAULT NULL COMMENT '事务状态，0:try，1:confirm，2:cancel',
 PRIMARY KEY (`xid`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=COMPACT;

业务逻辑分析如下：

• Try业务
  • 记录冻结金额和事务状态0到 t_account_freeze 表
  • 扣减 t_account 表可用余额
• Confirm业务
  • 根据xid删除 t_account_freeze 表的冻结记录
• Cancel业务
  • 修改 t_account_freeze 表冻结金额为0，state为2
  • 修改 t_account 表，恢复可用金额
• 如何判断是否空回滚？
  • Cancel业务中，根据xid查询 t_account_freeze，如果为null则说明Try业务还没做，需要空回滚
• 如何避免业务悬挂？
  • Try业务中，根据xid查询 t_account_freeze，如果已经存在则证明Cancel业务已经执行，拒绝执行Try业务

6.4.2 声明TCC接口

在jd-account-service微服务的com.hsgx.account.service包下新建一个AccountTCCService接口：

@LocalTCC
public interface AccountTCCService {

    @TwoPhaseBusinessAction(name = "deduct", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void deduct(@BusinessActionContextParameter(paramName = "userId") String userId,
                @BusinessActionContextParameter(paramName = "money")int money);

    boolean confirm(BusinessActionContext ctx);

    boolean cancel(BusinessActionContext ctx);

}

6.4.3 编写实现类

在jd-account-service微服务的com.hsgx.account.service.impl包下新建一个AccountTCCService接口的实现类：

@Slf4j
@Service
public class AccountTCCServiceImpl implements AccountTCCService {

    @Autowired
    private AccountMapper accountMapper;
    @Autowired
    private AccountFreezeMapper accountFreezeMapper;

    @Override
    @Transactional
    public void deduct(String userId, int money) {
        // 1.获取事务xid
        String xid = RootContext.getXID();
        // 2.扣减可用余额
        accountMapper.deduct(userId, money);
        // 3.记录冻结金额，事务状态
        AccountFreeze freeze = new AccountFreeze();
        freeze.setUserId(userId);
        freeze.setFreezeMoney(money);
        freeze.setState(0);
        freeze.setXid(xid);
        accountFreezeMapper.insert(freeze);
    }

    @Override
    public boolean confirm(BusinessActionContext ctx) {
        // 1.获取事务xid
        String xid = ctx.getXid();
        // 2.根据xid删除冻结记录
        int count = accountFreezeMapper.deleteById(xid);
        return count == 1;
    }

    @Override
    public boolean cancel(BusinessActionContext ctx) {
        // 1.查询冻结记录
        String xid = ctx.getXid();
        AccountFreeze freeze = accountFreezeMapper.selectById(xid);
        // 2.恢复可用余额
        accountMapper.refund(freeze.getUserId(), freeze.getFreezeMoney());
        // 3.将冻结金额清零，状态改为CANCEL
        freeze.setFreezeMoney(0);
        freeze.setState(2);
        int count = accountFreezeMapper.updateById(freeze);
        return count == 1;
    }

}

6.4.4 Controller类调用TCC接口

修改AccountController类的deduct方法，改为调用刚刚新建的TCC接口：

@RestController
@RequestMapping("account")
public class AccountController {

    @Autowired
    private AccountService accountService;
    @Autowired
    private AccountTCCService accountTCCService;

    @PutMapping("/{userId}/{money}")
    public ResponseEntity<Void> deduct(@PathVariable("userId") String userId, @PathVariable("money") Integer money){
        // accountService.deduct(userId, money);
        accountTCCService.deduct(userId, money);
        return ResponseEntity.noContent().build();
    }

}

6.4.5 修改配置文件application.yml

修改微服务下的配置文件application.yml，注释掉分布式事务的模式：

seata:
  # data-source-proxy-mode: AT

6.4.6 重启微服务并测试

假设现在商品库存为10，用户余额为1000。用户使用300金额购买了6件商品：

库存和资金充足，下单成功。此时库存剩余4，余额为700。

此时用户使用300金额再次购买了6件商品，由于库存不足，会下单失败：

查看jd-account-service微服务的日志，可以看到冻结金额被写入 t_account_freeze 表（Try阶段）：

随后，事务回滚，先查询 t_account_freeze 表，在恢复余额：

由此可见，TCC模式的分布式事务生效了。

7 TC服务高可用

TC服务作为分布式事务的核心，一定要保证其高可用，因此需要搭建TC服务集群。

7.1 高可用架构模型

搭建TC服务集群，只需要启动多个TC服务，注册到Nacos即可，相对简单。

同时还支持异地容灾，例如一个TC服务集群在上海，另一个TC服务集群在杭州，当其中一个集群故障时自动切换到另外一个集群。

如上图所示，微服务基于事务组（tx-service-group属性）与TC服务集群的映射关系，来查找当前应该使用哪个集群。

7.2 实现TC服务高可用

7.2.1 模拟异地容灾

计划启动两台TC服务器：

节点名称	IP地址	端口号	集群名称
Seata1	127.0.0.1	9091	SH
Seata2	127.0.0.1	9092	HZ

修改Seata服务的配置文件，启动9091服务：

将Seata服务目录服务一份，修改配置文件，启动9092服务：

此时可以在Nacos控制台看到这两个节点的服务：

进入“详情”可以看到它们分属两个集群：

7.2.2 将事务组映射配置到Nacos

新建一个配置，将tx-service-group与cluster的映射关系配置到Nacos配置中心：

配置的内容如下：

# 事务组映射关系
service.vgroupMapping.default_tx_group=SH

service.enableDegrade=false
service.disableGlobalTransaction=false
# 与TC服务的通信配置
transport.type=TCP
transport.server=NIO
transport.heartbeat=true
transport.enableClientBatchSendRequest=false
transport.threadFactory.bossThreadPrefix=NettyBoss
transport.threadFactory.workerThreadPrefix=NettyServerNIOWorker
transport.threadFactory.serverExecutorThreadPrefix=NettyServerBizHandler
transport.threadFactory.shareBossWorker=false
transport.threadFactory.clientSelectorThreadPrefix=NettyClientSelector
transport.threadFactory.clientSelectorThreadSize=1
transport.threadFactory.clientWorkerThreadPrefix=NettyClientWorkerThread
transport.threadFactory.bossThreadSize=1
transport.threadFactory.workerThreadSize=default
transport.shutdown.wait=3
# RM配置
client.rm.asyncCommitBufferLimit=10000
client.rm.lock.retryInterval=10
client.rm.lock.retryTimes=30
client.rm.lock.retryPolicyBranchRollbackOnConflict=true
client.rm.reportRetryCount=5
client.rm.tableMetaCheckEnable=false
client.rm.tableMetaCheckerInterval=60000
client.rm.sqlParserType=druid
client.rm.reportSuccessEnable=false
client.rm.sagaBranchRegisterEnable=false
# TM配置
client.tm.commitRetryCount=5
client.tm.rollbackRetryCount=5
client.tm.defaultGlobalTransactionTimeout=60000
client.tm.degradeCheck=false
client.tm.degradeCheckAllowTimes=10
client.tm.degradeCheckPeriod=2000
# undo日志配置
client.undo.dataValidation=true
client.undo.logSerialization=jackson
client.undo.onlyCareUpdateColumns=true
client.undo.logTable=undo_log
client.undo.compress.enable=true
client.undo.compress.type=zip
client.undo.compress.threshold=64k
client.log.exceptionRate=100

7.2.3 微服务读取Nacos配置

修改每一个微服务的application.yml文件，让微服务读取Nacos中的client.properties文件：

seata:
  config:
    type: nacos
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      username:
      password:
      group: DEFAULT_GROUP
      data-id: client.properties
  tx-service-group: default_tx_group # 事务组名称

从启动日志可以看到此时连接的TC服务端口是9091，集群是SH：

如果此时上海节点故障了，只需要在Nacos配置中心修改配置：

修改后，微服务自动切换到9092端口：

可见，TC服务集群的高可用已生效。

…

本节完，更多内容请查阅分类专栏：微服务学习笔记

感兴趣的读者还可以查阅我的另外几个专栏：

• SpringBoot源码解读与原理分析
• MyBatis3源码深度解析
• Redis从入门到精通
• MyBatisPlus详解
• SpringCloud学习笔记

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_42739799/article/details/142328971

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