## Seata 是什么? * Seata 是一款開源的分布式事務解決方案，致力于提供高性能和簡單易用的分布式事務服務。Seata 將為用戶提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事務模式，為用戶打造一站式的分布式解決方案。 # AT 模式 前提 * 基于支持本地 ACID 事務的關系型數據庫。 * Java 應用，通過 JDBC 訪問數據庫。 ## 整體機制 兩階段提交協議的演變： * 一階段：業務數據和回滾日志記錄在同一個本地事務中提交，釋放本地鎖和連接資源。 * 二階段： * 提交異步化，非常快速地完成。 * 回滾通過一階段的回滾日志進行反向補償。 ## 寫隔離 * 一階段本地事務提交前，需要確保先拿到全局鎖。 * 拿不到全局鎖，不能提交本地事務。 * 拿全局鎖的嘗試被限制在一定范圍內，超出范圍將放棄，并回滾本地事務，釋放本地鎖。 以一個示例來說明： 兩個全局事務 tx1 和 tx2，分別對 a 表的 m 字段進行更新操作，m 的初始值 1000。 tx1 先開始，開啟本地事務，拿到本地鎖，更新操作 m = 1000 - 100 = 900。本地事務提交前，先拿到該記錄的全局鎖，本地提交釋放本地鎖。 tx2 后開始，開啟本地事務，拿到本地鎖，更新操作 m = 900 - 100 = 800。本地事務提交前，嘗試拿該記錄的全局鎖，tx1 全局提交前，該記錄的全局鎖被 tx1 持有，tx2 需要重試等待全局鎖。  tx1 二階段全局提交，釋放全局鎖。tx2 拿到全局鎖提交本地事務。  如果 tx1 的二階段全局回滾，則 tx1 需要重新獲取該數據的本地鎖，進行反向補償的更新操作，實現分支的回滾。 此時，如果 tx2 仍在等待該數據的全局鎖，同時持有本地鎖，則 tx1 的分支回滾會失敗。分支的回滾會一直重試，直到 tx2 的全局鎖等鎖超時，放棄全局鎖并回滾本地事務釋放本地鎖，tx1 的分支回滾最終成功。 因為整個過程全局鎖在 tx1 結束前一直是被 tx1 持有的，所以不會發生臟寫的問題。 ## 讀隔離 在數據庫本地事務隔離級別讀已提交（Read Committed）或以上的基礎上，Seata（AT 模式）的默認全局隔離級別是讀未提交（Read Uncommitted）。 如果應用在特定場景下，必需要求全局的讀已提交，目前 Seata 的方式是通過 SELECT FOR UPDATE 語句的代理。  SELECT FOR UPDATE 語句的執行會申請全局鎖，如果全局鎖被其他事務持有，則釋放本地鎖（回滾 SELECT FOR UPDATE 語句的本地執行）并重試。這個過程中，查詢是被 block 住的，直到全局鎖拿到，即讀取的相關數據是已提交的，才返回。 出于總體性能上的考慮，Seata 目前的方案并沒有對所有 SELECT 語句都進行代理，僅針對 FOR UPDATE 的SELECT 語句。 ## 工作機制 以一個示例來說明整個 AT 分支的工作過程。 業務表： product | Field | Type | Key | | --- | --- | --- | | id | bigint(20) | PRI | | name | varchar(100) | | | since | varchar(100) | | AT 分支事務的業務邏輯： ``` update product set name = 'GTS' where name = 'TXC'; ``` ### 一階段 過程： 1. 解析 SQL：得到 SQL 的類型（UPDATE），表（product），條件（where name = 'TXC'）等相關的信息。 2. 查詢前鏡像：根據解析得到的條件信息，生成查詢語句，定位數據。 ``` select id, name, since from product where name = 'TXC'; ``` 得到前鏡像： | id | name | since | | --- | --- | --- | | 1 | TXC | 2014 | 3. 執行業務 SQL：更新這條記錄的 name 為 'GTS'。 4. 查詢后鏡像：根據前鏡像的結果，通過主鍵定位數據。 ``` select id, name, since from product where id = 1`; ``` 得到后鏡像： | id | name | since | | --- | --- | --- | | 1 | GTS | 2014 | 5. 插入回滾日志：把前后鏡像數據以及業務 SQL 相關的信息組成一條回滾日志記錄，插入到 UNDO_LOG 表中。 ``` { "branchId": 641789253, "undoItems": [{ "afterImage": { "rows": [{ "fields": [{ "name": "id", "type": 4, "value": 1 }, { "name": "name", "value": "GTS" }, { "name": "since", "type": 12, "value": "2014" }] }], "tableName": "product" }, "beforeImage": { "rows": [{ "fields": [{ "name": "id", "type": 4, "value": 1 }, { "name": "name", "type": 12, "value": "TXC" }, { "name": "since", "type": 12, "value": "2014" }] }], "tableName": "product" }, "sqlType": "UPDATE" }], "xid": "xid:xxx" } ``` 6. 提交前，向 TC 注冊分支：申請 product 表中，主鍵值等于 1 的記錄的全局鎖。 7. 本地事務提交：業務數據的更新和前面步驟中生成的 UNDO LOG 一并提交。 8. 將本地事務提交的結果上報給 TC。 ### 二階段-回滾 1. 收到 TC 的分支回滾請求，開啟一個本地事務，執行如下操作。 2. 通過 XID 和 Branch ID 查找到相應的 UNDO LOG 記錄。 3. 數據校驗：拿 UNDO LOG 中的后鏡與當前數據進行比較，如果有不同，說明數據被當前全局事務之外的動作做了修改。這種情況，需要根據配置策略來做處理，詳細的說明在另外的文檔中介紹。 4. 根據 UNDO LOG 中的前鏡像和業務 SQL 的相關信息生成并執行回滾的語句： ``` update product set name = 'TXC' where id = 1; ``` 5. 提交本地事務。并把本地事務的執行結果（即分支事務回滾的結果）上報給 TC。 ### 二階段-提交 1. 收到 TC 的分支提交請求，把請求放入一個異步任務的隊列中，馬上返回提交成功的結果給 TC。 2. 異步任務階段的分支提交請求將異步和批量地刪除相應 UNDO LOG 記錄。 ## 附錄 ### 回滾日志表 UNDO_LOG Table：不同數據庫在類型上會略有差別。 以 MySQL 為例： | Field | Type | | --- | --- | | branch_id | bigint PK | | xid | varchar(100) | | context | varchar(128) | | rollback_info | longblob | | log_status | tinyint | | log_created | datetime | | log_modified | datetime | ``` -- 注意此處0.7.0+ 增加字段 context CREATE TABLE `undo_log` ( `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `branch_id` bigint(20) NOT NULL, `xid` varchar(100) NOT NULL, `context` varchar(128) NOT NULL, `rollback_info` longblob NOT NULL, `log_status` int(11) NOT NULL, `log_created` datetime NOT NULL, `log_modified` datetime NOT NULL, PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8; ``` # TCC 模式 回顧總覽中的描述：一個分布式的全局事務，整體是兩階段提交的模型。全局事務是由若干分支事務組成的，分支事務要滿足兩階段提交的模型要求，即需要每個分支事務都具備自己的： * 一階段 prepare 行為 * 二階段 commit 或 rollback 行為  根據兩階段行為模式的不同，我們將分支事務劃分為Automatic (Branch) Transaction Mode和Manual (Branch) Transaction Mode. AT 模式（[參考鏈接 TBD](https://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html)）基于支持本地 ACID 事務的關系型數據庫： * 一階段 prepare 行為：在本地事務中，一并提交業務數據更新和相應回滾日志記錄。 * 二階段 commit 行為：馬上成功結束，自動異步批量清理回滾日志。 * 二階段 rollback 行為：通過回滾日志，自動生成補償操作，完成數據回滾。 相應的，TCC 模式，不依賴于底層數據資源的事務支持： * 一階段 prepare 行為：調用自定義的 prepare 邏輯。 * 二階段 commit 行為：調用自定義的 commit 邏輯。 * 二階段 rollback 行為：調用自定義的 rollback 邏輯。 所謂 TCC 模式，是指支持把自定義的分支事務納入到全局事務的管理中。 # Saga 模式 Saga模式是SEATA提供的長事務解決方案，在Saga模式中，業務流程中每個參與者都提交本地事務，當出現某一個參與者失敗則補償前面已經成功的參與者，一階段正向服務和二階段補償服務都由業務開發實現。  理論基礎：Hector & Kenneth 發表論? Sagas （1987） ## 適用場景： * 業務流程長、業務流程多 * 參與者包含其它公司或遺留系統服務，無法提供 TCC 模式要求的三個接口 ## 優勢： * 一階段提交本地事務，無鎖，高性能 * 事件驅動架構，參與者可異步執行，高吞吐 * 補償服務易于實現 ## 缺點： * 不保證隔離性（應對方案見[用戶文檔](https://seata.io/zh-cn/docs/user/saga.html)）