Spring Cloud 分布式事務管理


在微服務如火如荼的情況下,越來越多的項目開始嘗試改造成微服務架構,微服務即帶來了項目開發的方便性,又提高了運維難度以及網絡不可靠的概率.

 

在說微服務的優缺點時,有對比才會更加明顯,首先說一下單體式結構

 

單體式架構

在單體式架構中,系統通常采用分層架構模式(MVC),持久化層、表示層,業務邏輯層。架構主要存在以下問題:

  1. 系統內部互相訪問,耦合緊密導致難以維護;
  2. 各業務領域需要采用相同的技術棧,難以快速應用新技術(例如使用SSH很難向SSM改造);
  3. 對系統的任何修改都必須整個系統一起重新部署/升級;
  4. 在系統負載增加時,難以進行水平擴展;
  5. 當系統中一處出現問題,會影響整個系統;

為了克服以上缺點,微服務架構應運而生。微服務,又叫微服務架構。微服務就是一些協同工作的小而自治的服務.

微服務架構

優點:

1. 技術異構性

在不同的服務中,可以使用不同的技術來各自開發,只要保證服務間能相互協作即可

2. 彈性

當微服務中的某一個服務不可用時,不會影響整個系統,只會影響相關功能不可用

3. 擴展

易於擴展,使用小的多個服務,更加易於擴展新的功能

4. 簡化部署

某個服務的更新部署,不需要重新部署整個應用

5. 可組合

通過組合多個服務,可以提供一些新的功能

6. 可替代

因為每個微服務都比較小,重新實現某一個服務或者直接刪除該服務都是可操作的

缺點:

1. 復雜度高

微服務間通過REST、RPC等形式交互,相對於單體模式,需要考慮被調用方故障、過載、消息丟失等各種異常情況,代碼邏輯更加復雜。

對於微服務間的事務性操作,因為不同的微服務采用了不同的數據庫,將無法利用數據庫本身的事務機制保證一致性,需要引入二階段提交等技術。

同時,在微服務間存在少部分共用功能但又無法提取成微服務時,各個微服務對於這部分功能通常需要重復開發,或至少要做代碼復制,以避免微服務間的耦合,增加了開發成本。

2. 運維復雜

在采用微服務架構時,系統由多個獨立運行的微服務構成,需要一個設計良好的監控系統對各個微服務的運行狀態進行監控。運維人員需要對系統有細致的了解才對夠更好的運維系統。

3. 影響性能

相對於單體架構,微服務的間通過REST、RPC等形式進行交互,通信的時延會受到較大的影響。



 

分布式事務的引入

正如上面所說

 

對於微服務間的事務性操作,因為不同的微服務采用了不同的數據庫,將無法利用數據庫本身的事務機制保證一致性,需要引入二階段提交等技術。

在單體項目中,很容易做到事務控制,而在多個服務之間很難實現

假設服務調用如下:

A B C D 的事務均在各個服務控制,如何做到,統一協調,保證數據的一致性?

分布式事務解決方案

基於XA協議的兩階段提交

XA是一個分布式事務協議,由提出。XA中大致分為兩部分:事務管理器和本地資源管理器。其中本地資源管理器往往由數據庫實現,比如Oracle、DB2這些商業數據庫都實現了XA接口,而事務管理器作為全局的調度者,負責各個本地資源的提交和回滾。XA實現分布式事務的原理如下:
第一階段:



 

第二階段:

總的來說,XA協議比較簡單,而且一旦商業數據庫實現了XA協議,使用分布式事務的成本也比較低。但是,XA也有致命的缺點,那就是性能不理想,特別是在交易下單鏈路,往往並發量很高,XA無法滿足高並發場景。XA目前在商業數據庫支持的比較理想,在mysql數據庫中支持的不太理想,mysql的XA實現,沒有記錄prepare階段日志,主備切換回導致主庫與備庫數據不一致。許多nosql也沒有支持XA,這讓XA的應用場景變得非常狹隘。

消息事務+最終一致性

所謂的消息事務就是基於消息中間件的兩階段提交,本質上是對消息中間件的一種特殊利用,它是將本地事務和發消息放在了一個分布式事務里,保證要么本地操作成功成功並且對外發消息成功,要么兩者都失敗,開源的RocketMQ就支持這一特性.

該方案采用最終一致的,犧牲了一致性,換來了性能的大幅度提升。存在造成數據不一致的風險

TCC編程模式

所謂的TCC編程模式,也是兩階段提交的一個變種。TCC提供了一個編程框架,將整個業務邏輯分為三塊:Try、Confirm和Cancel三個操作。以在線下單為例,Try階段會去扣庫存,Confirm階段則是去更新訂單狀態,如果更新訂單失敗,則進入Cancel階段,會去恢復庫存。總之,TCC就是通過代碼人為實現了兩階段提交,不同的業務場景所寫的代碼都不一樣,復雜度也不一樣,因此,這種模式並不能很好地被復用。

 


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