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一篇文章彻底搞懂“分布式事务”

在如今的分布式盛行的时代,分布式事务永远都是绕不开的一个话题,今天就谈谈分布式事务相关的一致性与实战解决方案。


01 为什么需要分布式事务


由于近十年互联网的发展非常迅速,很多网站的访问越来越大,集中式环境已经不能满足业务的需要了,只能按照业务为单位进行数据拆分(包含:垂直拆分与水平拆分),以及按照业务为单位提供服务,从早期的集中式转变为面向服务架构的分布式应用环境。

举一个典型的例子,阿里的淘宝网站随着访问量越来越大,只能按照商品、订单、用户、店铺等业务为单位进行数据库拆分,以及按照业务为单位提供服务接口。

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这个时候 为了完成一个简单的业务功能,比如:购买商品后扣款,有可能需要横跨多个服务,涉及用户订单、商品库存、支付等多个数据库,而这些操作又需要在同一个事务中完,这就涉及到到了分布式事务。

本质上来说,分布式事务就是为了保证不同资源服务器的数据一致性。


02 分布式的一致性理论


最早加州大学伯克利分校 Eric Brewer教授提出一个分布式系统特性的CAP理论。

1.CAP 理论的不可能三角

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  • 一致性(Consistency)
  • 可用性(Availability)
  • 分区容错性(Partition tolerance)

在分布式系统中,是不存在同时满足一致性 Consistency、可用性 Availability和分区容错性 Partition Tolerance三者的。

一句话总结:一致性、可用性和分区容错在分布式事务中不可兼得。

在绝大多数的场景,都需要牺牲强一致性来换取系统的高可用性,系统往往只需要保证最终一致性。

这也是是后来发展出的BASE理论的基础。

2.BASE 理论

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  • Basically Available(基本可用)
  • Soft state(柔软状态)
  • Eventually consistent(最终一致性)三个短语的简写。

BASE是对CAP中一致性和可用性权衡的结果,其来源于对大规模互联网系统分布式实践的结论,是基于CAP定理逐步演化而来的,其核心思想是即使无法做到强一致性(Strong consistency),但每个应用都可以根据自身的业务特点,采用适当的方式来使系统达到最终一致性(Eventual consistency)。



03 分布式事务的解决方案


1.基于XA协议的两阶段提交 2PC(2-phase commit protocol)

XA是一个分布式事务协议,XA中大致分为两部分:事务管理器和本地资源管理器,其中本地资源管理器往往由数据库实现,而事务管理器作为全局的调度者,负责各个本地资源的提交和回滚。

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大致的流程:

  • 第一阶段是表决阶段,所有参与者都将本事务能否成功的信息反馈发给协调者;
  • 第二阶段是执行阶段,协调者根据所有参与者的反馈,通知所有参与者,步调一致地在所有分支上提交或者回滚。

优缺点

尽量保证了数据的强一致,实现成本较低,在各大主流数据库都有自己实现,存在单点故障问题、性能问题、跨数据库问题。

2.事务补偿TCC模式

TCC方案其实是两阶段提交的一种改进,将整个业务逻辑的每个分支显式的分成了Try、Confirm、Cancel三个操作。

Try部分完成业务的准备工作,confirm部分完成业务的提交,cancel部分完成事务的回滚,基本原理如下图所示:

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优缺点

对代码有侵入性,降低了锁冲突,提高了吞吐量,缺点是有时候并没有那么好实现。

案例

蚂蚁金服的DTS(prepare、commit、rollback)

3.消息队列最终一致性方案

通过异步解耦的方式,通过第三方中间件

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案例

RocketMQ RabbitMQ等均可实现,RocketMQ 还有专门的事务型消息,新版的kafka也有。

总之,分布式系统中事务更多的是对CAP权衡,在实际应用中,根据业务要求、开发人员情况以及所用框架不同进行调整。



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优知学院陈睿
关于作者:
优知学院创始人,高级技术专家,13年互联网从业经验,BAT架构师技术500期作者,曾先后就职于淘宝、盛大、百度、携程,历任资深研发工程师、架构师、研发经理、事业部CTO,擅长大型网站高并发架构设计。
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