分布式事務-Seata saga模式源碼分析

1. saga配置與使用

首先看下saga模式的配置,代碼地址

<bean id="dataSource" class="org.h2.jdbcx.JdbcConnectionPool" destroy-method="dispose">
        <constructor-arg>
            <bean class="org.h2.jdbcx.JdbcDataSource">
                <property name="URL" value="jdbc:h2:mem:seata_saga" />
                <property name="user" value="sa" />
                <property name="password" value="sa" />
            </bean>
        </constructor-arg>
    </bean>

    <jdbc:initialize-database data-source="dataSource">
        <jdbc:script location="classpath:sql/h2_init.sql" />
    </jdbc:initialize-database>

    <bean id="stateMachineEngine" class="io.seata.saga.engine.impl.ProcessCtrlStateMachineEngine">
        <property name="stateMachineConfig" ref="dbStateMachineConfig"></property>
    </bean>
    <bean id="dbStateMachineConfig" class="io.seata.saga.engine.config.DbStateMachineConfig">
        <property name="dataSource" ref="dataSource"></property>
        <property name="resources" value="statelang/*.json"></property>
        <property name="enableAsync" value="true"></property>
        <property name="threadPoolExecutor" ref="threadExecutor"></property>
        <property name="applicationId" value="saga_sample"></property>
        <property name="txServiceGroup" value="my_test_tx_group"></property>
    </bean>
    <bean id="threadExecutor"
          class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolExecutorFactoryBean">
        <property name="threadNamePrefix" value="SAGA_ASYNC_EXE_" />
        <property name="corePoolSize" value="1" />
        <property name="maxPoolSize" value="20" />
    </bean>
    <bean class="io.seata.saga.rm.StateMachineEngineHolder">
        <property name="stateMachineEngine" ref="stateMachineEngine"/>
    </bean>

在以上配置中的DbStateMachineConfig bean中的DefaultStateMachineConfig#afterPropertiesSet方法中會調用init方法來進行初始化狀態(tài)機實例枚驻,主要邏輯如下:

  1. 初始化ExpressionFactoryManager恬口,用于表達式解析寺晌,如spring Expression Language
  2. 初始化EvaluatorFactoryManager瑟曲,用于執(zhí)行表達式的驗證
  3. 初始化StateMachineRepositoryImpl,用于狀態(tài)機信息的維護闲孤,如狀態(tài)機的初始化谆级,存儲等
    1. 初始化本地狀態(tài)機數據庫操作服務類,StateLangStore
    2. 加載所有狀態(tài)機的配置StateMachineRepositoryImpl#registryByResources讼积,首先從狀態(tài)機組裝json獲取所有狀態(tài)機配置肥照,同時對比數據庫中的狀態(tài)機存儲的配置,并更新相關數據勤众,如更新時間等
  4. 初始化ProcessCtrlEventPublisher舆绎,用于狀態(tài)機事件的同步提交,使用的是DirectEventBus來同步處理請求
  5. 初始化ProcessCtrlEventPublisher决摧,用于狀態(tài)機事件的異步提交亿蒸,使用的AsyncEventBus來處理請求凑兰,AsyncEventBus主要邏輯通過線程池來異步處理

在上面流程registryByResources方法中掌桩,會從json配置中讀取所有狀態(tài)機流程,同時寫入或更新到表seata_state_machine_def中姑食,seata_state_machine_def中content字段表示json配置所有數據

然后我們看下事件處理流程波岛,首先觸發(fā)一次調用

//獲取xml配置中添加的bean,ProcessCtrlStateMachineEngine
StateMachineEngine stateMachineEngine = (StateMachineEngine) applicationContext.getBean("stateMachineEngine");
Map<String, Object> startParams = new HashMap<>(3);
String businessKey = String.valueOf(System.currentTimeMillis());
startParams.put("businessKey", businessKey);
startParams.put("count", 10);
startParams.put("amount", new BigDecimal("100"));

//sync test
StateMachineInstance inst = stateMachineEngine.startWithBusinessKey("reduceInventoryAndBalance", null, businessKey, startParams);

2. saga流程分析

stateMachineEngine.startWithBusinessKey方法會調用到ProcessCtrlStateMachineEngine#startInternal,方法主要有三個邏輯:

  1. 首先創(chuàng)建一個狀態(tài)機實例StateMachineInstance音半,下文中會講解狀態(tài)機類StateMachine则拷,這個大家可以理解為模板類
  2. 假如這個狀態(tài)機實例需要持久化,則將狀態(tài)機實例保存到state_machine_inst實例表中曹鸠,假如當前狀態(tài)機實例不是子狀態(tài)機煌茬,還會調用beginTransaction,向TC開啟全局事務
  3. 將當前請求組裝到context中彻桃,推送給狀態(tài)機進行處理
    StateMachineInstance instance = createMachineInstance(stateMachineName, tenantId, businessKey, startParams);
    
    if (instance.getStateMachine().isPersist() && stateMachineConfig.getStateLogStore() != null) {
        stateMachineConfig.getStateLogStore().recordStateMachineStarted(instance, processContext);
    }
    
    if (async) {
        stateMachineConfig.getAsyncProcessCtrlEventPublisher().publish(processContext);
    } else {
        stateMachineConfig.getProcessCtrlEventPublisher().publish(processContext);
    }
    
    return instance;

在createMachineInstance方法中的主要邏輯如下:

//tenantId加入為空時坛善,會采用默認值
private StateMachineInstance createMachineInstance(String stateMachineName, String tenantId, String businessKey,
                                                       Map<String, Object> startParams) {
    //從數據庫中獲取對應狀態(tài)機配置信息
    StateMachine stateMachine = stateMachineConfig.getStateMachineRepository().getStateMachine(stateMachineName,
    StateMachineInstanceImpl inst = new StateMachineInstanceImpl();
    ......
    inst.setStateMachine(stateMachine);
    ......
    return inst;
}

在DbAndReportTcStateLogStore#recordStateMachineStarted方法中

    public void recordStateMachineStarted(StateMachineInstance machineInstance, ProcessContext context) {

        if (machineInstance != null) {
            //if parentId is not null, machineInstance is a SubStateMachine, do not start a new global transaction,
            //use parent transaction instead.
            String parentId = machineInstance.getParentId();
            if (StringUtils.hasLength(parentId)) {
                if (StringUtils.isEmpty(machineInstance.getId())) {
                    machineInstance.setId(parentId);
                }
            } else {
                //向TC注冊全局事務
                beginTransaction(machineInstance, context);
            }


            if (StringUtils.isEmpty(machineInstance.getId()) && seqGenerator != null) {
                machineInstance.setId(seqGenerator.generate(DomainConstants.SEQ_ENTITY_STATE_MACHINE_INST));
            }

            // 將當前狀態(tài)機實例保存到state_machine_inst表中
            machineInstance.setSerializedStartParams(paramsSerializer.serialize(machineInstance.getStartParams()));
            executeUpdate(stateLogStoreSqls.getRecordStateMachineStartedSql(dbType),
                    STATE_MACHINE_INSTANCE_TO_STATEMENT_FOR_INSERT, machineInstance);
        }
    }

ProcessCtrlEventPublisher接收請求后,具體處理的類是DirectEventBus或AsyncEventBus邻眷,而這兩個類都是通過ProcessCtrlEventConsumer來進行處理請求的眠屎,


image

從上圖可以看出,請求最終會在ProcessControllerImpl類中進行處理肆饶,具體邏輯如下:

    public void process(ProcessContext context) throws FrameworkException {

        try {
            //businessProcessor為CustomizeBusinessProcessor類
            
            businessProcessor.process(context);

            businessProcessor.route(context);

        } catch (FrameworkException fex) {
            throw fex;
        } catch (Exception ex) {
            LOGGER.error("Unknown exception occurred, context = {}", context, ex);
            throw new FrameworkException(ex, "Unknown exception occurred", FrameworkErrorCode.UnknownAppError);
        }
    }

上述代碼其實seata saga模式的核心方法改衩,businessProcessor.process方法是使用狀態(tài)機中的某個state來進行處理,businessProcessor.route方法用于推動狀態(tài)的變更驯镊,即使用當前state的next state來繼續(xù)處理請求

接下來看下state的實際處理類StateMachineProcessHandler葫督,該類initDefaultHandlers方法會初始化stateHandlers竭鞍,增加不同狀態(tài)的處理器

  1. ChoiceStateHandler 分支state處理器
  2. SucceedEndStateHandler,成功結束的處理器
  3. CompensationTriggerStateHandler候衍,具體補償觸發(fā)處理器
  4. ServiceTaskStateHandler笼蛛,執(zhí)行服務調用處理的處理器
  5. FailEndStateHandler,失敗結束的處理器

在StateMachineProcessHandler#process處理方法中蛉鹿,主要有一下三個邏輯:

  1. 從入參ProcessContext中取出當前狀態(tài)的類型滨砍,并獲取實際的狀態(tài)處理器
StateHandler stateHandler = stateHandlers.get(stateType);
  1. 假如對應的StateHandler含有攔截器,則調用對應的攔截器
for (StateHandlerInterceptor interceptor : interceptors) {
                    executedInterceptors.add(interceptor);
                    interceptor.preProcess(context);
}
  1. 調用實際的狀態(tài)處理器進行處理
stateHandler.process(context);

狀態(tài)處理器處理完成后妖异,然后會執(zhí)行BusinessProcessor#route方法惋戏,該方法主要是根據StateMachineProcessHandler#process結果來切換當前請求的狀態(tài),而route方法會進到DefaultRouterHandler#route中進行處理:
該方法有三個邏輯:

  1. 根絕當前狀態(tài)獲取路由處理器
ProcessRouter processRouter = processRouters.get(processType.getCode());
  1. 實際執(zhí)行路由處理器,返回當前請求下一個要執(zhí)行的state他膳,若沒有下一個返回空
 Instruction instruction = processRouter.route(context);
  1. 假如存在下一個state响逢,則將請求再發(fā)送給狀態(tài)機接收類進行處理,這樣推動請求一直被處理棕孙,直到被遇到終止state
//ProcessCtrlEventPublisher
eventPublisher.publish(context);

上面是saga狀態(tài)機的處理與引擎的推動舔亭,下面主要介紹下saga模式下是如何與TC通信的?
上面流程都會提到攔截器蟀俊,在初始化StateHandler或 StateRouter 時會增加攔截器钦铺,重點介紹以下兩個

  1. ServiceTaskHandlerInterceptor
    1. 在進行state 處理前執(zhí)行DbAndReportTcStateLogStore#recordStateStarted方法,保存當前state狀態(tài)到表state_inst中肢预,同時向TC注冊分支事務DbAndReportTcStateLogStore#branchRegister
    2. 在state處理完成后矛洞,會執(zhí)行DbAndReportTcStateLogStore#recordStateFinished方法,更新表state_inst中state的狀態(tài)烫映,同時向TC發(fā)送report消息沼本,具體方法在SagaTransactionalTemplate#branchReport
  2. EndStateRouterInterceptor,在執(zhí)行EndStateRouter后锭沟,會執(zhí)行攔截器中postRoute方法抽兆,該方法會執(zhí)行EngineUtils.endStateMachine,在endStateMachine方法中會調用DbAndReportTcStateLogStore#recordStateMachineFinished來更新state_machine_inst表中狀態(tài)機實例狀態(tài)族淮,同時調用SagaTransactionalTemplate#reportTransaction來通知TC該事務已完成

3. 異常處理:

  1. 當狀態(tài)機模版不是一個完備的辫红,即有可能分支路由后不能到終止state,則會拋異常來終止
  2. 在執(zhí)行過程中遇到不能處理的異常瞧筛,則會拋異常來終止

4.TC消息處理:

  1. beginTransaction厉熟,發(fā)起全局事務
  2. branchRegister,進行分支注冊
  3. BranchReportRequest消息较幌,主要執(zhí)行coordinator.AbstractCore#branchReport方法揍瑟,修改表branch_table中對應分支事務的狀態(tài)
  4. SagaCore#doGlobalReport,在全局事務report時乍炉,如果是狀態(tài)是終止狀態(tài)后绢片,則會更新全局事務的狀態(tài)滤馍,如果不是終止狀態(tài),則會更改事務狀態(tài)底循,來進行重試
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