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一、場景案例簡介
1、場景描述
分布式事務在業務系統中是十分常見的，最經典的場景就是電商架構中的交易業務，如圖：
客戶端通過請求訂單服務，執行下單操作，實際上從訂單服務上又觸發了多個服務鏈請求，基本步驟如下：
- 客戶端請求在訂單服務上創建訂單；
- 訂單服務調用賬戶服務扣款；
- 訂單服務調用庫存服務執行庫存扣減；
- 訂單通過物流服務，轉化為物流運單；
這套流程在電商系統中是基本業務，在實際的開發中遠比這里描述的復雜。
2、服務時序圖
上述1中是業務性的流程概念描述，從系統開發層面，在微服務的架構模式下，通常的時序流如下：
這樣服務間的通信時序圖在程序設計中十分常見，在分布式系統中，清楚的描述各個服務間的通信流程是十分關鍵的。
上圖描述的交易流程是在最理想的狀態下，各個服務都執行成功，但是程序是不能100%保證一直正常，經常出現如下情況：
- 服務間通信失敗；
- 單個節點服務宕掉；
- 服務接口執行失敗；
這些都是實際開發中經常出現的問題，比如訂單創建成功，扣款成功，但是庫存扣減失敗，物流運單生成，那么這筆訂單該如何處理？這就是分布式事務要解決的核心問題。
分布式事務機制要保證不同服務之間形成一個整體性的可控的事務，業務流程上的服務除非全部成功，否則任何服務的操作失敗，都會導致所有服務上操作回滾，撤銷已經完成的動作。
二、TCC基礎概念
1、分段提交協議
XA是一個分布式事務協議，大致分為兩部分：事務管理器和本地資源管理器，本地資源管理器基本由數據庫實現，大多數關系型數據庫都實現XA接口，而事務管理器作為全局事務的調度者，負責整個事務中本地資源的提交和回滾，基本原理如下：
階段1：事務詢問
事務管理器向所有的參與事務的資源管理器發送確認請求，詢問是否可以執行事務提交操作，並等待各參與者的響應，如果執事務操作成功，就反饋給事務管理器表示事務可以執行，如果沒有成功執行事務，就反饋事務不可以執行；
階段2：事務提交
XA根據第一階段每個資源管理器是否都准備提交成功，判斷是要事務整體提交還是回滾，正式執行事務提交操作，並在完成提交之后釋放整個事務占用的資源；事務也會存在失敗情況，導致流程取消回滾；
XA事務具有強一致性，在兩階段提交的整個過程中，一直會持有資源的鎖，性能不理想的缺點很明顯，特別是在交易下單鏈路中，往往並發量很高，XA無法滿足該類高並發場景。
2、TCC概念簡介
Try(預處理)-Confirm(確認)-Cancel(取消)模式的簡稱TCC。
Try階段
業務檢查(一致性)及資源預留(隔離)，該階段是一個初步操作，提交事務前的檢查及預留業務資源完成；例如購票系統中的占位成功，需要在15分鍾內支付；
Confirm階段
確認執行業務操作，不在執行任何業務檢查，基於Try階段預留的業務資源，從理想狀態下看只要Try成功，Confirm也會成功，因為資源的檢查和鎖定都已經成功；該階段出現問題，需要重試機制或者手動處理；購票系統中的占位成功並且15分鍾內支付完成，購票成功；
Cancel階段
Cancel階段是在業務執行錯誤需要回滾到狀態下執行分支事務的取消，預留資源的釋放；購票系統中的占位成功但是15分鍾內沒有支付，取消占位；
3、TCC對比XA
XA事務的強一致性，導致資源層的鎖定；
TCC在業務層面追求最終一致性，不會長久占用資源；
三、分段事務分析
現在回到模塊一中的場景案例，在理想狀態下流程全部成功是好的，但實際情況是突發情況很多，基於TCC模式分析上述電商的具體業務：
1、資源預留
在TCC模式下，通常表字段的狀態設計思路為：訂單(支付中.已支付.取消訂單)，賬戶(金額.凍結金額)，庫存(庫存.凍結庫存)，物流(出庫中.已出庫，已撤回)，這種狀態管理在開發中非常常見。
所以在TCC模式里通常會如下處理資源預留：
假設訂單總額為：200，狀態：支付中，則此時資源預留情況如下：
- tc_account賬戶表：tc_total=1000，tc_ice=200，總金額1000，凍結200；
- tc_inventory庫存表：tc_total=100，tc_ice=20，總庫存100件，凍結20件；
- tc_waybill運單表：tc_state=1，運單狀態，出庫中；
這樣下單鏈路上的相關資源已檢查並且預留成功；
2、資源提交確認
資源預留成功之后，執行資源提交執行：
- tc_account賬戶表：tc_total=800，tc_ice=0，即訂單扣款成功；
- tc_inventory庫存表：tc_total=80，tc_ice=0，庫存消減成功；
- tc_waybill運單表：tc_state=2，運單狀態，已出庫；
這樣下單鏈路上的相關資源已全部提交處理成功，這是最理想的狀態；
3、失敗回滾
整個過程是可能執行失敗的，或者用戶直接自己發起回退，則要回滾整個鏈路上的數據：
- tc_account賬戶表：tc_total=1000，tc_ice=0，取消賬戶凍結的200；
- tc_inventory庫存表：tc_total=100，tc_ice=0，取消庫存凍結的20件；
- tc_waybill運單表：tc_state=3，運單狀態，已撤回；
這樣下單鏈路上的相關數據都基於該筆訂單做回退操作，恢復；
4、補償機制
整個電商交易流程，不管是成功，還是完整的回退失敗，都是需要在理想狀態下，要求整個服務鏈路和數據是絕對正常的才行。但是在實際分布式架構下是很難保證的，所以在產品的設計上會預留很多操作入口，用來手動做事務補償或回退操作：
大型復雜的業務系統中，直接修改數據庫通常情況下是不允許的，一般核心流程會預留各種操作入口，用來處理突發狀況，彌補數據的完整性，例如交易鏈路上，只要扣款成功，后續的數據無論如何都會補上，是不允許回滾的，當然如果沒有扣款成功，訂單有效期結束，該筆交易也就算做結束。
5、寫在最后
通過電商交易的案例，和TCC模式的概念，描述了分布式事務的流程和處理思路，在開發時通常會選擇現有的分布式組件來具體實現事務控制，這個流程后續再聊。
四、源代碼地址
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/data-manage-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/data-manage-parent
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