分布式事务实现

1、本地事务

数据表都在同一个数据库中，很方便实现

@Transactional(rollbackFor=Exception.class)
public void update() {
    updateATable(); //更新A表
    updateBTable(); //更新B表
}

2、两阶段提交协议

两阶段提交协议（Two-phase Commit，2PC）经常被用来实现分布式事务。一般分为协调器C和若干事务执行者Si两种角色，这里的事务执行者就是具体的数据库，协调器可以和事务执行器在一台机器上。

a>我们的应用程序（client）发起一个开始请求到TC；

b> TC先将<prepare>消息写到本地日志，之后向所有的Si发起<prepare>消息。以支付宝转账到余额宝为例，TC给A的prepare消息是通知支付宝数据库相应账目扣款1万，TC给B的prepare消息是通知余额宝数据库相应账目增加1w。为什么在执行任务前需要先写本地日志，主要是为了故障后恢复用，本地日志起到现实生活中凭证 的效果，如果没有本地日志（凭证），出问题容易死无对证；

c> Si收到<prepare>消息后，执行具体本机事务，但不会进行commit，如果成功返回<yes>，不成功返回<no>。同理，返回前都应把要返回的消息写到日志里，当作凭证。

d> TC收集所有执行器返回的消息，如果所有执行器都返回yes，那么给所有执行器发生送commit消息，执行器收到commit后执行本地事务的commit操作；如果有任一个执行器返回no，那么给所有执行器发送abort消息，执行器收到abort消息后执行事务abort操作。

ps: TC或Si把发送或接收到的消息先写到日志里，主要是为了故障后恢复用。如某一Si从故障中恢复后，先检查本机的日志，如果已收到<commit >，则提交，如果<abort >则回滚。如果是<yes>，则再向TC询问一下，确定下一步。如果什么都没有，则很可能在<prepare>阶段Si就崩溃了，因此需要回滚。

3、消息队列实现事务的最终一致性

a> 可靠保存消息凭证

方案一：业务与消息耦合

完成扣款的同时，同时记录消息数据，这个消息数据与业务数据保存在同一数据库实例里

Begin transaction
         update A set amount=amount-10000 where userId=1;
         insert into message(userId, amount,status) values(1, 10000, 1);
End transaction
commit;

事务提交成功后，我们通过实时消息服务将此消息通知余额宝，余额宝处理成功后发送回复成功消息，支付宝收到回复后删除该条消息数据。

方案二：业务与消息解耦

参考：https://blog.csdn.net/u011237977/article/details/50587124 消息队列和消息应用状态表的使用

买家和卖家交易，User表和Transaction表不在同一个库，先启动一个事务，更新transaction表后，并不直接去更新user表，而是将要对user表进行的更新插入到消息队列中。另外有一个异步任务轮询队列内容进行处理。

begin;
INSERT INTO transaction VALUES(xid, $seller_id, $buyer_id, $amount);
put_to_queue “update user(“seller”, $seller_id, amount);
put_to_queue “update user(“buyer”, $buyer_id, amount);
commit;
for each message in queue
begin;
dequeue message;
if message.type = “seller” then
UPDATE user SET amt_sold = amt_sold + message.amount WHERE id = message.user_id;
else
UPDATE user SET amt_bought = amt_bought + message.amount WHERE id = message.user_id;
end
commit;
end

上述解决方案看似完美，实际上还没有解决分布式问题。为了使第一个事务不涉及分布式操作，消息队列必须与transaction表使用同一套存储资源，但为了使第二个事务是本地的，消息队列存储又必须与user表在一起。这两者是不可能同时满足的。

但实际情况下，消息很难具有幂等性，比如上述的UPDATE操作，执行一次和执行多次的结束显然是不一样的。解决这一消息重复投递的问题的方法是使用另一个表记录已经被成功应用的消息，并且这个表使用与user表相同的存储。假设增加以下表 message_applied(msg_id)记录被成功应用的消息，则产生最终的解决方案如下：

begin;
INSERT INTO transaction VALUES(xid, $seller_id, $buyer_id, $amount);
put_to_queue “update user(“seller”, $seller_id, amount);
put_to_queue “update user(“buyer”, $buyer_id, amount);
commit;
for each message in queue
begin;
SELECT count(*) as cnt FROM message_applied WHERE msg_id = message.id;
if cnt = 0 then
if message.type = “seller” then
UPDATE user SET amt_sold = amt_sold + message.amount WHERE id = message.user_id;
else
UPDATE user SET amt_bought = amt_bought + message.amount WHERE id = message.user_id;
end
INSERT INTO message_applied VALUES(message.id);
end
commit;
if 上述事务成功
dequeue message
DELETE FROM message_applied WHERE msg_id = message.id;
end
end

分析：

1、消息队列与transaction使用同一实例，因此第一个事务不涉及分布式操作；
2、message_applied与user表在同一个实例中，也能保证一致性；
3、第二个事务结束后，dequeue message之前系统可能出故障，出故障后系统会重新从消息队列中取出这一消息，但通过message_applied表可以检查出来这一消息已经被应用过，跳过这一消息实现正确的行为；
4、最后将已经成功应用，且已经从消息队列中删除的消息从message_applied表中删除，可以将message_applied表保证在很小的状态（不清除也是可以的，不影响系统正确性）。由于消息队列与message_applied在不同实例上，dequeue message之后，将对应message_applied记录删除之前可能出故障。一但这时出现故障，message_applied表中会留下一些垃圾内容，但不影响系统正确性，另外这些垃圾内容也是可以正确清理的。

这个方案看似正确，其实是有问题的，原因有2：

（1）网络的2将军问题：发送消息失败，发送方并不知道是消息中间件真的没有收到消息呢？还是消息已经收到了，只是返回response的时候失败了？

如果是已经收到消息了，而发送端认为没有收到，执行update db的回滚操作。则会导致A账号的钱没有扣，B账号的钱却加了。

（2）把网络调用放在DB事务里面，可能会因为网络的延时，导致DB长事务。严重的，会block整个DB。这个风险很大。

 

假设消息中间件有提供“事务消息”功能，比如你用的是Kafka。那如何解决这个问题呢？

解决方案如下： 
（1）Producer端准备1张消息表，把update DB和insert message这2个操作，放在一个DB事务里面。

（2）准备一个后台程序，源源不断的把消息表中的message传送给消息中间件。失败了，不断重试重传。允许消息重复，但消息不会丢，顺序也不会打乱。

（3）Consumer端准备一个判重表。处理过的消息，记在判重表里面。实现业务的幂等。但这里又涉及一个原子性问题：如果保证消息消费 + insert message到判重表这2个操作的原子性？

消费成功，但insert判重表失败，怎么办？关于这个，在Kafka的exactly once可以解决。

通过上面3步，我们基本就解决了这里update db和发送网络消息这2个操作的原子性问题。

但这个方案的一个缺点就是：需要设计DB消息表，同时还需要一个后台任务，不断扫描本地消息。导致消息的处理和业务逻辑耦合额外增加业务方的负担。