Seata分布式事务中间件学习和实践
背景：
随着业务量的不断增长，单体架构渐渐扛不住巨大的流量，就需要对应用做SOA拆分，每个业务系统都有自己独立的数据库，业务系统间的数据交换进行RPC调用。
拿订单、库存、支付业务来说，每个业务都有独立的系统和数据库。当用户下单时，需要同时对订单库、库存库、账户（余额）库进行操作，
传统事务只能保证自己本地库的数据一致性，无法保证调用其他服务的操作是否成功。所以为了保证整个下单的数据一致性，就需要使用分布式事务。
实现分布式事务的方案比较多，常见的比如基于 XA 协议的 2PC、3PC，基于业务层的 TCC，还有应用消息队列 + 消息表实现的最终一致性方案。重点说一下Seata中间件
官方文档地址：http://seata.io/en-us/docs/overview/what-is-seata.html
GitHub：https://github.com/seata/seata
Seata：
Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture（简单可拓展的自主事务体系结构），是一种高性能、易用的微服务体系结构的开源的分布式事务解决方案
分布式事务是由一批分支事务组成的全局事务，通常分支事务只是本地事务
Seata 的三个基础组件：
1）Transaction Coordinator(TC)： 全局事务协调者，维护全局事务和分支事务的状态，驱动全局事务的提交或回滚。
2）Transaction Manager(TM)：事务管理者，定义全局事务的范围：开始全局事务、提交或回滚全局事务
3）Resource Manager(RM)：资源管理者，管理分支事务（Branch Transaction）处理的资源，与 TC 进行协调注册分支事务并且汇报分支事务的状态，驱动分支事务的提交或回滚。
实际开发中，TM对应的是业务系统，RM对应的是业务系统调用的每个RPC接口对应的服务
Seata的分布式交易解决方案：
Seata管理的分布式事务的典型生命周期：
1）TM 要求TC 开始新的全局事务。TC生成代表全局事务的XID
2）TM 把XID通过微服务的调用链传播
3）RM 将本地事务注册为XID对应的全局事务的分支事务到TC
4）TM 请求 TC提交或回滚XID对应的全局事务
5）TC 驱动XID对应全局事务下的所有分支事务，去完成分支提交或回滚
Seata 是从两阶段（2PC）提交演变而来的一种分布式事务解决方案，提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 等事务模式
AT 模式
要求项目基于支持本地ACID的关系型数据，且是Java应用通过JDBC访问数据库，且AT 模式需要 UNDO_LOG 表
整体机制：
（两阶段提交协议的演变）
阶段一：业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交，释放本地锁和连接资源
阶段二：
提交：异步且快速提交
回滚：做补偿，基于一阶段的UNDO_LOG回滚日志
写隔离实现
1）阶段一本地事务提交前，需要确保先拿到全局锁（global lock）；
2）拿不到全局锁，不能提交本地事务；
3）拿全局锁的尝试被限制在一定范围内，超出范围将放弃，并回滚本地事务，释放本地锁
读隔离实现
在数据库本地事务隔离级别 读已提交（Read Committed） 或以上的基础上，Seata（AT 模式）的默认全局隔离级别是 读未提交（Read Uncommitted） 。
如果应用在特定场景下，必需要求全局的 读已提交 ，目前 Seata 的方式是通过 SELECT FOR UPDATE 语句的代理。
SELECT FOR UPDATE 语句的执行会申请 全局锁 ，如果 全局锁 被其他事务持有，则释放本地锁（回滚 SELECT FOR UPDATE 语句的本地执行）并重试。这个过程中，查询是被 block 住的，直到 全局锁 拿到，即读取的相关数据是已提交的，才返回。
出于总体性能上的考虑，Seata 目前的方案并没有对所有 SELECT 语句都进行代理，仅针对 FOR UPDATE 的 SELECT 语句
具体工作机制：
AT模式，分支事务的工作过程：
假设分支事务执行的是一个更新数据库的操作
首先：
1）TM 向TC 申请开启一个全局事务，TC开启新的全局事务并生成代表全局事务的XID
2）TM 把全局事务的XID通过微服务的调用链传播
两个阶段都是RM执行的
一阶段（执行事务）：
1）解析SQL，得到SQL的类型（UPDATE），表名，条件等信息
2）查询前镜像：根据解析得到的条件和表名信息，生成查询语句，得到SQL执行前的数据
3）执行业务SQL
4）查询后镜像：根据前镜像的结果，通过主键id查询到业务SQL执行后的数据
5）插入回滚日志：把前后镜像数据、业务SQL相关的信息、分支ID，全局事务ID 组成一条回滚日志记录，插入到UNDO_LOG表中。
6）提交前，RM 将本地事务注册为XID的分支事务到TC，并申请SQL要操作记录的全局锁
7）本地事务提交：业务数据的更新和生成的UNDO_LOG记录一并提交
8）RM 将本地事务提交的结果上报给TC
二阶段（回滚）：
1）RM收到TC的分支事务回滚请求，开启一个本地事务，执行如下操作
2）通过XID和BranchID（分支id）查找相应的UNDO_LOG记录
3）数据校验：拿UNDO_LOG中的后镜像与当前数据进行比较，如果有不同，说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改。这种情况，需要根据配置策略来处理
4）根据UNDO_LOG中的前镜像和业务SQL的相关信息生成回滚语句，并执行，然后提交本地事务完成回滚；最后释放相关记录的全局锁
二阶段（提交）：
1）RM收到TC的分支事务提交请求，首先立即释放相关记录的全局锁，然后把请求放入一个异步任务的队列中，马上返回提交成功的结果给TC
2）异步任务阶段的分支提交请求将异步和批量地删除相应UNDO_LOG记录
附录：
回滚日志表 UNDO_LOG，Seata框架为每一个RM都维护了一张UNDO_LOG表，其中保存了每一次本地事务的回滚数据。
不同数据库在类型上会略有差别，以 MySQL 为例：
-- 注意此处0.7.0+ 增加字段 context CREATE TABLE `undo_log` ( `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `branch_id` bigint(20) NOT NULL COMMOENT '分支id', `xid` varchar(100) NOT NULL COMMENT '全局事务ID', `context` varchar(128) NOT NULL, `rollback_info` longblob NOT NULL, `log_status` int(11) NOT NULL, `log_created` datetime NOT NULL, `log_modified` datetime NOT NULL, PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
实践：
1、Seata 是一个需独立部署的中间件，所以先搭 Seata Server，下载 http://seata.io/zh-cn/blog/download.html
2、解压，并配置\seata\conf 目录下的 file.conf 和 registry.conf 文件，
file.conf 文件用于配置持久化事务日志的模式，目前提供file、db、redis三种方式。注意：在选择 db 方式后，需要在对应数据库创建 globalTable（持久化全局事务）、branchTable（持久化各提交分支的事务）、 lockTable（持久化各分支锁定资源事务）三张表
registry.conf 文件设置 注册中心 和 配置中心。
3、配置完以后在 \seata\bin 目录下启动 seata-server 即可
4、搭建 Seata Client
1）、每个RM中引入依赖
<seata.version>1.4.0</seata.version>
<dependency>
<groupId>io.seata</groupId>
<artifactId>seata-all</artifactId>
<version>${seata.version}</version>
</dependency>
2）、每个RM中创建UNDO_LOG表
3）、在需要分布式事务的方法上标注 @GlobalTransactiona 注解
END.
