前言

工欲善其事必先利其器嘹朗，既然我們決定要做一個(gè)分布式事務(wù)框架侥衬，那首先需要了解一下，分布式事務(wù)是怎么回事血久，它跟傳統(tǒng)的本地事務(wù)有什么區(qū)別突照，解決方案有哪些，每種解決方案的對(duì)比等等氧吐。

本地事務(wù)

在了解分布式事務(wù)之前讹蘑，先回顧一下本地事務(wù)，顧名思義副砍，本地事務(wù)就是在同一個(gè)JVM中衔肢，一個(gè)開(kāi)啟了事務(wù)的業(yè)務(wù)方法就是本地事務(wù)。而這一個(gè)開(kāi)啟了事務(wù)的業(yè)務(wù)方法里面的操作要么全部執(zhí)行成功豁翎，要么全部執(zhí)行失敗角骤，不允許只成功一半另外一半執(zhí)行失敗的事情發(fā)生。例如該業(yè)務(wù)方法中，有兩次數(shù)據(jù)庫(kù)更新操作邦尊，那么這兩次數(shù)據(jù)庫(kù)操作要么全部執(zhí)行成功背桐，要么全部回滾。使用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)講的話蝉揍，就是事務(wù)的4個(gè)基本特性：Atomicity（原子性）链峭、Consistency（一致性）、Isolation（隔離性）又沾、Durablity（持久性）弊仪，統(tǒng)稱ACID，這里簡(jiǎn)單的對(duì)ACID做一個(gè)概念的說(shuō)明杖刷，當(dāng)作是做個(gè)筆記：

• Atomicity（原子性）
  是指事務(wù)的操作如果成功就必須要完全應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫(kù)励饵，如果操作失敗則不能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)有任何影響。通俗的說(shuō)滑燃，就是所有操作要么全部成功役听，要么全部失敗回滾。
• Consistency（一致性）
  是指事務(wù)執(zhí)行前后表窘，數(shù)據(jù)從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)必須是一致的典予，比如A向B轉(zhuǎn)賬（A、B的總金額就是一個(gè)一致性狀態(tài)）乐严，不可能出現(xiàn)A扣了錢瘤袖，B卻沒(méi)收到的情況發(fā)生。
• Isolation（隔離性）
  是指當(dāng)多個(gè)用戶并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)麦备，比如操作同一張表時(shí)孽椰，數(shù)據(jù)庫(kù)為每一個(gè)用戶開(kāi)啟的事務(wù)昭娩，不能被其他事務(wù)的操作所干擾凛篙，多個(gè)并發(fā)事務(wù)之間要相互隔離。這里涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)的隔離級(jí)別的概念栏渺，不是我們討論的主題呛梆，不詳細(xì)展開(kāi)，大家可以自行查閱相關(guān)資料磕诊。
• Durablity（持久性）
  是指一個(gè)事務(wù)一旦被提交了填物，那么對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的改變就是永久性的，即便是在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)遇到故障的情況下也不會(huì)丟失提交事務(wù)的操作霎终。

分布式事務(wù)

通過(guò)以上的回顧我們知道滞磺，本地事務(wù)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)不是什么問(wèn)題，因?yàn)槲覀兛梢灾苯邮褂脭?shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)支持莱褒，比如mysql击困、oracle這些數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)事務(wù)都有很好的支持。但是广凸，對(duì)于分布式應(yīng)用來(lái)說(shuō)的話阅茶，事務(wù)就沒(méi)有那么簡(jiǎn)單了蛛枚，因?yàn)樾枰_(kāi)啟事務(wù)的業(yè)務(wù)方法，很可能是分布在不同應(yīng)用程序中脸哀，這就說(shuō)明蹦浦，大家不在同一個(gè)JVM中，事務(wù)空間都不一樣了撞蜂，那就沒(méi)辦法做到要么全部執(zhí)行成功盲镶，要么全部執(zhí)行失敗了，我們可以看以下分析圖：

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如上圖所示：這是一個(gè)分布式應(yīng)用蝌诡，完成一個(gè)付款業(yè)務(wù)的操作需要有4個(gè)微服務(wù)參與徒河，大家都獨(dú)立運(yùn)行在自己的JVM中，其中送漠，訂單系統(tǒng)顽照、商品系統(tǒng)和會(huì)員系統(tǒng)是服務(wù)提供者，有自己對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)闽寡。
??客戶端應(yīng)用在發(fā)起了付款請(qǐng)求時(shí)代兵，調(diào)用了訂單系統(tǒng)的支付業(yè)務(wù)makePayment，而makePayment方法中爷狈，又調(diào)用了遠(yuǎn)程商品系統(tǒng)的decrease方法和遠(yuǎn)程會(huì)員系統(tǒng)的payment方法植影，分別做減庫(kù)存和扣余額的操作，那現(xiàn)在就有兩種情況了：
??第一種情況是流程正常執(zhí)行涎永，各個(gè)業(yè)務(wù)參與者都沒(méi)有異常思币，萬(wàn)事大吉。
??第二種情況是其中有一個(gè)業(yè)務(wù)參與者出現(xiàn)異常了羡微，按照我們上面對(duì)本地事務(wù)的理解谷饿，它們應(yīng)該要做到要么全部執(zhí)行成功，要么全部執(zhí)行失敗了妈倔，這樣才能確保數(shù)據(jù)一致性博投。但現(xiàn)在這個(gè)不是單體應(yīng)用，而是分布式應(yīng)用盯蝴，原本一個(gè)本地邏輯執(zhí)行單元被拆分到了多個(gè)獨(dú)立的微服務(wù)中毅哗，這些微服務(wù)又分別操作不同的數(shù)據(jù)庫(kù)和表，服務(wù)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用捧挺。所以這就沒(méi)辦法確保要么全部執(zhí)行成功虑绵，要么全部執(zhí)行失敗了，因?yàn)槲以趺粗肋h(yuǎn)程的服務(wù)是否執(zhí)行成功呢闽烙。
??所以翅睛，現(xiàn)在的問(wèn)題就出現(xiàn)了，我們不能再用單體應(yīng)用的那種事務(wù)方式，套用在分布式應(yīng)用中了宏所，必須要思考用什么樣的解決方案來(lái)控制分布式應(yīng)用的事務(wù)問(wèn)題酥艳。這就是“分布式事務(wù)”。

分布式事務(wù)的解決方案

分布式事務(wù)的解決方案有很多爬骤，但可以具體歸納為兩種：

• 強(qiáng)一致性事務(wù)
  強(qiáng)一致性事務(wù)的代表就是XA事務(wù)協(xié)議了充石，它由Oracle Tuxedo提出，把分散到各個(gè)JVM中的事務(wù)資源霞玄，又整合為全局事務(wù)統(tǒng)一管理了骤铃。
• 柔性事務(wù)
  而柔性事務(wù)并沒(méi)有像強(qiáng)一致性事務(wù)那樣整合為全局事務(wù)，但其目的都是確保分布式事務(wù)最終一致性的坷剧。柔性事務(wù)又可以細(xì)分為TCC事務(wù)和可靠消息事務(wù)惰爬，這兩種分布式事務(wù)處理方式不一樣，接下來(lái)我們具體分析一下這幾種分布式事務(wù)解決方案的實(shí)現(xiàn)原理惫企。

XA事務(wù)協(xié)議

XA是一個(gè)分布式事務(wù)協(xié)議撕瞧，XA中大致分為兩部分：事務(wù)管理器和本地資源管理器。其中本地資源管理器往往由數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)狞尔，比如Oracle丛版、DB2這些商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)都實(shí)現(xiàn)了XA接口如输，MySQL5.7之后也支持XA分布式事務(wù)哲思。而事務(wù)管理器作為全局的調(diào)度者，負(fù)責(zé)各個(gè)本地資源的提交和回滾收班。
??XA分布式事務(wù)協(xié)議的工作原理是：把各個(gè)微服務(wù)中的本地資源交給一個(gè)統(tǒng)一的事務(wù)管理器管理研儒，事務(wù)管理器可以看做是事務(wù)協(xié)調(diào)者的角色（coordinator）豫缨，各個(gè)本地資源管理器可以看做是事務(wù)參與者的角色（partcipant）。各個(gè)事務(wù)參與者之間不能直接通訊端朵，而是通過(guò)事務(wù)協(xié)調(diào)者間接通訊好芭，通俗來(lái)說(shuō)，服務(wù)A怎么知道服務(wù)B是否執(zhí)行成功逸月？就是由事務(wù)協(xié)調(diào)者轉(zhuǎn)告各個(gè)事務(wù)參與者了栓撞。通過(guò)以下分析圖遍膜，看看XA實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)的流程：

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以上就是XA分布式事務(wù)執(zhí)行流程碗硬，加入了全局的事務(wù)管理器作為協(xié)調(diào)者，在接收到發(fā)起帶事務(wù)的業(yè)務(wù)方法后瓢颅，發(fā)送prepare到各個(gè)事務(wù)參與者恩尾，各個(gè)事務(wù)參與者接收到prepare后，開(kāi)啟本地事務(wù)being挽懦，并執(zhí)行本地業(yè)務(wù)流程翰意，如果流程正常運(yùn)行，則返回ready結(jié)果給事務(wù)協(xié)調(diào)者，告知準(zhǔn)備就緒了冀偶，這時(shí)醒第，如果各個(gè)事務(wù)參與者返回的結(jié)果都是ready，那么事務(wù)協(xié)調(diào)者就會(huì)再次發(fā)送一個(gè)全局事務(wù)提交global_commit的消息到各個(gè)事務(wù)參與者进鸠，最后稠曼，各個(gè)事務(wù)參與者受到global_commit后，提交本地事務(wù)commit客年。
??這是業(yè)務(wù)流程正常執(zhí)行的情況霞幅，那如果因?yàn)榱鞒逃挟惓＞妥呷缦铝鞒蹋菏聞?wù)協(xié)調(diào)者還是發(fā)送prepare到各個(gè)事務(wù)參與者，事務(wù)參與者接收到prepare后量瓜，開(kāi)啟本地事務(wù)begin司恳，接著執(zhí)行業(yè)務(wù)流程，此時(shí)绍傲，如果有某個(gè)事務(wù)參與者執(zhí)行業(yè)務(wù)報(bào)錯(cuò)扔傅，返回異常abort給事務(wù)協(xié)調(diào)者，事務(wù)協(xié)調(diào)者會(huì)再次發(fā)送全局回滾global_rollback給各個(gè)事務(wù)參與者烫饼，事務(wù)參與者接受到global_rollback后铅鲤，開(kāi)始回滾本地事務(wù)rollback，即便是流程正常執(zhí)行的也要回滾掉枫弟，這樣就能確保要么一起成功邢享，要么一起失敗。
??總的來(lái)說(shuō)淡诗，XA協(xié)議比較簡(jiǎn)單骇塘，而且一旦商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了XA協(xié)議，使用分布式事務(wù)的成本也比較低韩容。但是款违，XA也有致命的缺點(diǎn)，那就是性能不理想群凶，特別是在并發(fā)量很高的情況下插爹，會(huì)帶來(lái)性能瓶頸，因?yàn)楦鶕?jù)以上執(zhí)行流程圖的分析可知请梢，在全局事務(wù)管理器向各個(gè)事務(wù)參與者發(fā)送prepare時(shí)赠尾，是需要鎖住資源的，也就是此時(shí)毅弧，所有相關(guān)連的微服務(wù)都處于阻塞狀態(tài)气嫁，需要等到所有事務(wù)參與者返回最終處理結(jié)構(gòu)，才能釋放鎖够坐，所以XA無(wú)法滿足高并發(fā)場(chǎng)景寸宵。其次崖面，XA目前在數(shù)據(jù)庫(kù)的支持上不太理想，mysql5.7之前是不支持的梯影，并且還有許多nosql也沒(méi)有支持XA巫员，而大多數(shù)新型的互聯(lián)網(wǎng)微服務(wù)應(yīng)用都會(huì)使用各種nosql數(shù)據(jù)庫(kù)，所以這就導(dǎo)致了XA的應(yīng)用場(chǎng)景變得非常狹隘甲棍。

TCC事務(wù)

TCC是Try-Confirm-Cancel的簡(jiǎn)稱疏遏。其核心思想是：每個(gè)需要開(kāi)啟分布式事務(wù)的業(yè)務(wù)方法，都要注冊(cè)一個(gè)與其對(duì)應(yīng)的檢測(cè)救军、確認(rèn)和撤銷的操作财异，如下：

• Try階段：主要是對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)做檢測(cè)的操作，沒(méi)有問(wèn)題就調(diào)用確認(rèn)操作唱遭，有問(wèn)題則調(diào)用取消操作戳寸。

• Confirm階段：確認(rèn)執(zhí)行業(yè)務(wù)操作。

• Cancel階段：取消執(zhí)行業(yè)務(wù)操作拷泽。
  具體執(zhí)行流程如下：

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  通過(guò)以上的流程疫鹊，我們可以發(fā)現(xiàn)，TCC的分布式事務(wù)處理與XA的分布式事務(wù)處理流程是非常相似的司致， 調(diào)用try接口檢查業(yè)務(wù)是否有異常的操作拆吆，類似于XA的prepare預(yù)提交，如果接口返回正常脂矫，則調(diào)用confirm確認(rèn)執(zhí)行業(yè)務(wù)枣耀，操作數(shù)據(jù)。
  ??那如果其中有一個(gè)事務(wù)參與者在調(diào)用了try接口檢測(cè)后庭再，返回了異常給事務(wù)協(xié)調(diào)者捞奕，但是之前很可能已經(jīng)有其他事務(wù)參與者調(diào)用了confirm接口，執(zhí)行業(yè)務(wù)流程操作了數(shù)據(jù)拄轻，那這時(shí)颅围，事務(wù)協(xié)調(diào)者就需要調(diào)用事務(wù)參與者的cancel接口，撤銷之前修改的數(shù)據(jù)恨搓，達(dá)到類似回滾的效果院促。
  ??不過(guò)XA是在跨庫(kù)的DB層面，而TCC是應(yīng)用層面斧抱，需要通過(guò)業(yè)務(wù)邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)常拓。TCC的實(shí)現(xiàn)方式優(yōu)勢(shì)在于：沒(méi)有項(xiàng)目XA協(xié)議那樣，把分布的資源統(tǒng)一管理夺姑，這就使得分布的資源不會(huì)被加鎖墩邀，從而提高整體的吞吐量，所以這種分布式事務(wù)的解決方案盏浙，在性能和吞吐量要求高的應(yīng)用使用的還是比較多的眉睹。而不足之處則在于對(duì)應(yīng)用的侵入性非常強(qiáng)，業(yè)務(wù)邏輯的每個(gè)分支都需要實(shí)現(xiàn)try废膘、confirm竹海、cancel三個(gè)操作。此外丐黄，其實(shí)現(xiàn)難度也比較大斋配，需要按照網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、系統(tǒng)故障等不同的失敗原因?qū)崿F(xiàn)不同的回滾策略灌闺。同時(shí)艰争，confirm和cancel接口還要考慮冪等性的問(wèn)題，因?yàn)閏onfirm和cancel有可能會(huì)被多次調(diào)用桂对。

可靠消息事務(wù)

可靠消息事務(wù)全稱叫做可靠消息事務(wù)最終一致性甩卓，它通常沒(méi)有像前面兩種分布式事務(wù)解決方案那樣有回滾或撤銷數(shù)據(jù)的操作，而更多的是強(qiáng)調(diào)事務(wù)的補(bǔ)償和重試蕉斜。這里的可靠消息指的是消息隊(duì)列中間件逾柿，消息隊(duì)列其中一個(gè)特點(diǎn)就是消息可靠性，而該解決方案最終能達(dá)到事務(wù)一致宅此，依靠的核心就是消息隊(duì)列机错。先粗略的看看它執(zhí)行流程：

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從以上的執(zhí)行流程可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)事務(wù)參與者都是相對(duì)獨(dú)立的父腕，不管在執(zhí)行業(yè)務(wù)方法的過(guò)程中是否有異常弱匪，整體的業(yè)務(wù)流程都要先跑完，這個(gè)是該解決方案的前提璧亮。然后在調(diào)用事務(wù)參與者的業(yè)務(wù)方法的同時(shí)痢法，往消息隊(duì)列發(fā)送事務(wù)相關(guān)的消息，這樣的話杜顺，出現(xiàn)異常的事務(wù)參與者再?gòu)南㈥?duì)列中獲取消息财搁，重新執(zhí)行本地的業(yè)務(wù)，達(dá)到補(bǔ)償和重試的效果躬络，整個(gè)事務(wù)中尖奔，不管中間有哪些參與者出錯(cuò)，但是最終還是事務(wù)一致的穷当。
??這種解決方案是所有解決方案中最柔性的提茁，并且靈活度非常高，可以根據(jù)自己具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景做改變馁菜，同時(shí)茴扁，對(duì)比TCC來(lái)說(shuō)，性能和吞吐量更高汪疮，并且對(duì)應(yīng)用的侵入性更低峭火。性能的提高體現(xiàn)在：沒(méi)有了業(yè)務(wù)檢測(cè)的環(huán)節(jié)毁习，跟原本一樣，該怎么調(diào)用遠(yuǎn)程方法就怎么調(diào)用卖丸，只是增加了一個(gè)往MQ發(fā)送消息的操作纺且，但是該操作是異步的，而且MQ也是具備高吞吐量的特性稍浆。而侵入性更低體現(xiàn)在：MQ是中間件载碌，只需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)用即可，我們的業(yè)務(wù)方法并不會(huì)由于分布式事務(wù)解決方案的加入而有太多的改造衅枫，加入的代碼更多是以外圍擴(kuò)展嫁艇，或者組件的方式加入。
??可靠消息事務(wù)最終一致性的解決方案優(yōu)點(diǎn)很明顯弦撩，但缺點(diǎn)也不是沒(méi)有的步咪，首先該解決方案設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，組件很多孤钦，需要考慮的情況繁雜歧斟，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。其次偏形，雖然它是最柔性静袖，最靈活和性能最高的，但是事務(wù)的原子性和一致性是最弱的俊扭，因?yàn)檫@種解決方案是以大家都不出錯(cuò)為前提的队橙，如果其中有一個(gè)出錯(cuò)，自己通過(guò)補(bǔ)償機(jī)制重新執(zhí)行本地事務(wù)萨惑，但重試的過(guò)程本身就是不確定性的捐康，比如說(shuō)：A轉(zhuǎn)錢給B，A賬戶扣錢了庸蔼，但是B賬戶加錢時(shí)出錯(cuò)解总，在該機(jī)制下，A賬戶不會(huì)回滾姐仅，而是讓B賬戶重新嘗試加錢花枫，那這就產(chǎn)生時(shí)間上的延遲了，很可能等了很久掏膏，都沒(méi)見(jiàn)B賬戶把錢加上去劳翰，或者不斷重試都是失敗的，最終導(dǎo)致整個(gè)事務(wù)不一致馒疹，需要人工處理佳簸。
??總的來(lái)說(shuō)，可靠消息事務(wù)最終一致性由于它的事務(wù)原子性和一致性比較弱颖变，所以決定了它在一些事務(wù)ACID要求非常強(qiáng)的應(yīng)用中是不能使用的生均，否則會(huì)造成很多安全性的問(wèn)題听想，但是對(duì)于大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案疯特。而具體使用哪一種哗魂，還是取決于項(xiàng)目的業(yè)務(wù)場(chǎng)景肛走，然后做全面的對(duì)比漓雅、考量和取舍。