分布式 分布式事务

本文将介绍分布式事务及其解决方案。

一、什么是分布式事务?

在分布式系统中，一次操作需要由多个服务协同完成，这种由多个服务通过网络协同完成的事务便称为分布式事务。

二、分布式事务解决方案

1. 2PC

2PC，即两阶段提交，将事务的提交过程分为准备、提交两个阶段。

具体来说：

  • 准备（Prepare）：
    • 协调者向所有参与者发送 Prepare 请求
    • 各个参与者执行本地事务，记录日志
    • 各个参与者反馈执行结果
  • 提交（Commit ）：
    • 如果协调者接收到所有参与者的 Prepare 请求的成功反馈，
      • 给所有参与者发送 Commit 请求
      • 各个参与者执行事务提交
      • 各个参与者反馈执行结果
      • 协调者等待直至所有参与者已反馈，完成事务
    • 否则，
      • 给所有参与者发送 Roolback 请求
      • 各个参与者执行事务回滚
      • 各个参与者反馈执行结果
      • 协调者等待直至所有参与者已反馈，取消事务

2PC 存在的缺点：

  • 单点故障：需要一个中心化的协调者来管理事务，存在单点问题
  • 同步阻塞：进入第二个阶段需要等待所有参与者的结果，如果某一个参与者执行缓慢，将导致所有的参与者都被阻塞

2. 3PC

3PC，即三阶段提交，它是 2PC 的改进版本，增加了额外的预备阶段，引入了超时机制。

具体来说：

  • 预备（CanCommit ）：
    • 协调者向各个参与者发送 CanCommit 请求
    • 各个参与者预估是否可以执行，反馈
  • 准备（PreCommit ）：
    • 如果协调者接收到所有参与者的 CanCommit 请求的 Yes 反馈，
      • 向所有参与者发送 PreCommit 请求
      • 各个参与者执行本地事务，记录日志
      • 各个参与者反馈执行结果
    • 否则，
      • 向所有参与者发送 Abort 请求，中断事务
  • 提交（DoCommit ）：
    • 如果协调者接收到所有参与者的 PreCommit 请求的成功反馈，
      • 向所有参与者发送 DoCommit 请求
      • 各个参与者执行事务提交
      • 各个参与者反馈执行结果
      • 协调者等待直至所有参与者已反馈，完成事务
    • 否则，
      • 向所有参与者发送 Abort 请求
      • 各个参与者执行事务回滚
      • 各个参与者反馈执行结果
      • 协调者等待直至所有参与者已反馈，中断事务
    • 如果参与者等待一定时间后仍未收到 DoCommit 请求，执行事务提交

与 2PC 相比的优点：

  • 避免阻塞：通过预备阶段来确保事务的所有参与者对于事务的完成持正面态度，从而可以在迟迟未收到 DoCommit 请求时自行执行事务提交，避免了某个参与者执行缓慢导致整体阻塞

3. TCC

TCC，即 Try、Confirm、Cancel，它要求每个操作都应该实现三个子操作，具体来说：

  • Try 预处理：做检查和资源预留
  • Confirm 确认：执行业务操作；实现该子操作时应该考虑幂等性
  • Cancel 取消：执行回滚操作；实现该子操作时应该考虑幂等性、空回滚

TCC 的缺点是：

  • 要求实现三个子操作，对代码侵入性强，提高了开发成本

4. 可靠消息最终一致性

在实际开发中，服务与服务之间的可以通过 “直接调用” 的形式进行同步协作，也可以通过 “基于消息队列通信” 的形式进行异步协作。

可靠消息一致性针对的是第二个场景，其目的是确保 本地任务的执行结果 和 消息的投递结果 保持一致性。也就是说，一旦业务动作成功，则消息一定要成功投递。

具体来说：

  • 生产者会预先将消息发送到消息队列
  • 消息队列接受到消息后，持久化存储，并将存储结果反馈给生产者
  • 生产者接收到存储成功的反馈后，执行事务
  • 若事务执行成功，则消息队列将消息状态修改为待发送；否则，删除消息
  • 消费者消费消息，并进行 ACK 确认

一般有两种实现方案：

  • 本地消息表 + 消息队列：生产者在本地维护一个消息表，并保证其中消息与事务的一致性；通过定时任务等方式，将 “可发送” 状态的消息发送至消息队列
  • 支持分布式事务的消息队列：直接使用提供原生支持的消息队列

5. 最大努力通知

简而言之，生产者尽最大努力 确保消息发送到消费者 ，具体做法有：

  • 消息重复：当消费者无应答时，通过重试机制重复通知，直至一定阈值
  • 消息校对：提供一个能力，供消费者主动查询消息

参考