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Seata分布式事务框架设计

Seata分布式事务框架设计

作者: Ravitn | 来源:发表于2021-02-08 15:26 被阅读0次

    引言

    随着应用体量的增加，微服务作为上帝之手为超级单体打开了屏障；同时使用整个应用服务显得更加清晰。服务寄托于数据，如何解决分布式事务的ACID，成为分布式事务亟待解决的问题。比较有名的分布式事务规范有XA（2PC），TCC(3PC), SAGA, 基于BASE理论的本地事务表重试达到最终一致性解决方案；基于MQ的2PC+补偿机制（事务回查）解决方案。Seata 作为一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。

    此文中事务模型为AT事务，关于AT模式的demo可以参加下文：
    Seata分布式事务AT模式初体验

    源码的阅读参见：
    seata github

    目录

    Seata框架设计

    seata-framework-design.png

    Seata框架主要角色有事务管理器TM，资源管理器RM，事务协调器TC。事务管理器TM的核心模块为全局事务管理器，主要负责全局事务的开启，提交，回滚。事务协调器TC根据
    事务管理器TM的全局事务的开启，提交，回滚请求，创建全局事务，驱动分支事务的提交和回滚，并维护全局和分支事务的状态。事务管理器TM开启全局事务后，执行实际的业务逻辑，实际业务由资源管理器RM的分支事务完成。资源管理器RM执行事务时，由对应的执行器去执行，包括重做日志，SQL的执行；实际的SQL由连接代理ConnectProxy执行，连接代理ConnectProxy会注册事物分支到事务协调器TC， 执行完实际SQL后，上报分支事务状态给事务协调器TC。
    配置中心存储各种配置,比如Seata Client端(TM,RM),Seata Server(TC)的全局事务开关,事务会话存储模式等信息。注册中心维护服务和服务地址的映射关系。比如Seata Client端(TM,RM),发现Seata Server(TC)集群的地址,彼此通信。框架的底层基于Netty通信，通过编码器，解码器，编解码请求与响应。相应的消息交由TM的TMClient，RMClient及TC Server的处理器去处理。

    全局事务流程

    seata-at-transaction.png

    begin

    1. TM开启一个全局事务（->TC），TC生成一个全局事务（事务上下文[RootContext]）；
    2. TM 执行实际的业务开始；
    3. RM加入全局事务（Dubbo Filter RPCContext），注册事物分支, TC保存事务分支及事务行锁（包括需要加锁的行主键Key）；
    4. RM执行本地事务（事务执行器TransactionalExecutor、连接代理ConnectionProxy）；并存储事务undo log（关联行数据的前后镜像）到本地重做日志表，并上报分支事务状态到TC；
    5. 待所有分支事务执行完（TM实际业务结束）；
    6. 如果在所有RM的事务分支，执行过程中没有异常，走7， 否则走13；
      commit
    7. TM发送提交全局事务请求到TC；
    8. TC发送分支事务提交请求到所有的RM事务分支；
    9. RM删除Undo log；
    10. RM事务分支提交成功，TC从全局事务中、删除事务分支，同时从分支事务表中删除；
    11. 待所有RM处理完（分支事务提交请求）， TC结束全局事务；
    12. 更新全局事务状态为已提交{@link GlobalStatus#Committed}，释放全局事务相关的锁，并从会话管理器中移除全局会话；
      rollback
    13. 异常发生，TM发起事务回滚请求到TC；
    14. TC发送分支事务回滚请求到所有RM；
    15. RM根据重做日志（数据前后镜像），回滚数据；
    16. 待所有RM回滚完，TC结束全局；
    17. 更新全局事务回滚（回滚成功Rollbacked，或回滚超时TimeoutRollbacked），释放全局事务相关的锁，并从会话管理器中移除全局会话，同时全局事务表中删除；

    附

    源码代码阅读入口

    SeataAutoConfiguration

    GlobalTransactionScanner

    io.seata.spring.annotation.GlobalTransactionScanner#initClient

    io.seata.spring.annotation.GlobalTransactionScanner#wrapIfNecessary

    GlobalTransactional

    io.seata.spring.annotation.GlobalTransactional

    GlobalTransactionalInterceptor

    io.seata.spring.annotation.GlobalTransactionalInterceptor#invoke

    TransactionalTemplate

    io.seata.tm.api.TransactionalTemplate#execute

    DefaultGlobalTransaction

    io.seata.tm.api.DefaultGlobalTransaction

    TMClient

    io.seata.tm.TMClient#init(java.lang.String, java.lang.String, java.lang.String, java.lang.String)

    TmNettyRemotingClient

    io.seata.core.rpc.netty.AbstractNettyRemoting#processMessage

    ClientOnResponseProcessor

    io.seata.core.rpc.processor.client.ClientOnResponseProcessor#process

    NettyClientBootstrap

    io.seata.core.rpc.netty.NettyClientBootstrap#start

    ProtocolV1Decoder

    ProtocolV1Encoder

    ClientHandler

    io.seata.core.rpc.netty.AbstractNettyRemotingClient.ClientHandler

    RMClient

    io.seata.rm.RMClient#init

    RmNettyRemotingClient

    io.seata.core.rpc.netty.RmNettyRemotingClient#init

    io.seata.core.rpc.netty.AbstractNettyRemoting#processMessage

    DefaultResourceManager
    • BranchType.AT， DataSourceManager
    • TCC,TCCResourceManager
    • SAGA,SagaResourceManager
    • XA, ResourceManagerXA

    SeataAutoDataSourceProxyCreator
    SeataAutoDataSourceProxyAdvice， SeataDataSourceProxy

    DataSourceProxy

    SeataDataSourceBeanPostProcessor

    io.seata.rm.datasource.DataSourceProxy#init

    io.seata.spring.annotation.datasource.DataSourceProxyHolder#putDataSource

    io.seata.spring.annotation.datasource.SeataDataSourceBeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

    ConnectionProxy


    ApacheDubboTransactionPropagationFilter
    org.apache.dubbo.rpc.RpcContext

    io.seata.rm.datasource.ConnectionProxy#commit
    io.seata.rm.datasource.ConnectionProxy#processGlobalTransactionCommit

    io.seata.rm.datasource.ConnectionProxy#register

    io.seata.rm.datasource.ConnectionProxy#rollback
    io.seata.rm.datasource.ConnectionProxy#setAutoCommit


    io.seata.rm.datasource.exec.BaseTransactionalExecutor#prepareUndoLog

    io.seata.rm.datasource.ConnectionProxy#appendUndoLog
    io.seata.rm.datasource.ConnectionProxy#appendLockKey

    AbstractConnectionProxy
    io.seata.rm.datasource.AbstractConnectionProxy#prepareStatement(java.lang.String, int, int)

    PreparedStatementProxy
    io.seata.rm.datasource.PreparedStatementProxy#executeUpdate

    ExecuteTemplate
    io.seata.rm.datasource.exec.ExecuteTemplate#execute(io.seata.rm.datasource.StatementProxy<S>, io.seata.rm.datasource.exec.StatementCallback<T,S>, java.lang.Object...)

    BaseTransactionalExecutor


    io.seata.rm.datasource.exec.BaseTransactionalExecutor#execute
    io.seata.rm.datasource.exec.AbstractDMLBaseExecutor#doExecute

    • MySQLInsertExecutor
    • UpdateExecutor
    • DeleteExecutor
    • SelectForUpdateExecutor
    • PlainExecutor
    • MultiExecutor

    DruidSQLRecognizerFactoryImpl
    io.seata.sqlparser.druid.DruidSQLRecognizerFactoryImpl#create

    MySQLOperateRecognizerHolder

    • MySQLDeleteRecognizer
    • MySQLInsertRecognizer
    • MySQLUpdateRecognizer
    • MySQLSelectForUpdateRecognizer
    DefaultRMHandler

    io.seata.rm.DefaultRMHandler#initRMHandlers

    • AT:RMHandlerAT
    • TCC:RMHandlerTCC
    • SAGA:RMHandlerSaga
    • XA:RMHandlerXA
    RMHandlerAT

    io.seata.rm.RMHandlerAT#handle

    io.seata.rm.AbstractRMHandler#doBranchCommit
    io.seata.rm.AbstractRMHandler#doBranchRollback

    RmBranchCommitProcessor

    io.seata.rm.datasource.DataSourceManager#branchCommit

    RmBranchRollbackProcessor

    io.seata.rm.datasource.undo.AbstractUndoLogManager#undo

    RmUndoLogProcessor

    ClientOnResponseProcessor

    Server(TC)

    exec "$JAVACMD" $JAVA_OPTS -server -Xmx2048m -Xms2048m -Xmn1024m -Xss512k -XX:SurvivorRatio=10 -XX:MetaspaceSize=128m -XX:MaxMetaspaceSize=256m -XX:MaxDirectMemorySize=1024m -XX:-OmitStackTraceInFastThrow -XX:-UseAdaptiveSizePolicy -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath="$BASEDIR"/logs/java_heapdump.hprof -XX:+DisableExplicitGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75 -Xloggc:"$BASEDIR"/logs/seata_gc.log -verbose:gc -Dio.netty.leakDetectionLevel=advanced -Dlogback.color.disable-for-bat=true \
  -classpath "$CLASSPATH" \
  -Dapp.name="seata-server" \
  -Dapp.pid="$$" \
  -Dapp.repo="$REPO" \
  -Dapp.home="$BASEDIR" \
  -Dbasedir="$BASEDIR" \
  io.seata.server.Server \
  "$@"

    seata-server.bat -p 8091 -h 127.0.0.1 -m db

    Server

    io.seata.server.Server

    SessionHolder

    io.seata.server.session.SessionHolder#init

    会话管理器
    DataBaseSessionManager
    FileSessionManager
    RedisSessionManager

    锁

    DataBaseLockManager
    FileLockManager
    RedisLockManager

    GlobalSession

    BranchSession

    RowLock

    DefaultCoordinator

    io.seata.server.coordinator.DefaultCoordinator#onRequest

    DefaultCore

    ATCore
    XACore
    TccCore
    SagaCore

    处理所有事务的请求，开启，提交，回滚，注册

    NettyRemotingServer

    io.seata.core.rpc.netty.NettyRemotingServer#init

    ServerOnRequestProcessor
    ServerOnResponseProcessor
    RegRmProcessor
    RegTmProcessor
    ServerHeartbeatProcessor

    spring-cloud-starter-alibaba-seata

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