分布式:保证分布式事务的一致性

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筋斗云
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本篇开始进行分布式的学习,由于时间原因,我也没有过多时间深入学习,因此打算在有时间就进行这块内容的学习,学习的切入点也是从一些问题开始进行切入学习吧

保证分布式事务的一致性

XA协议

XA协议(eXtended Architecture)是一种用于分布式事务处理的标准协议,旨在确保多个资源管理器(如数据库、消息队列等)之间的事务一致性。它提供了一种机制,使得在分布式环境中可以同时提交或回滚多个资源上的事务操作,从而保证了分布式事务的原子性、一致性、隔离性和持久性(ACID特性)。

XA协议由X/Open组织(现已并入The Open Group)制定,并得到广泛支持和应用。在XA协议中,通常包含以下几个关键角色:

  1. 事务管理器(Transaction Manager, TM):负责协调和管理分布式事务的提交和回滚。它是全局的调度者,与所有参与者(即资源管理器)进行通信,确保事务的一致性和完整性。

  2. 资源管理器(Resource Manager, RM):负责管理资源,如数据库、消息队列等。在XA协议中,资源管理器需要实现XA接口,以便与事务管理器进行交互。

  3. 应用程序(Application Program, AP):负责执行具体的业务逻辑,并通过事务管理器与资源管理器进行交互,以完成分布式事务。

XA协议的工作流程大致可以分为两个阶段:

  1. 准备阶段(Prepare Phase)

    • 事务管理器向所有资源管理器发送准备请求,询问它们是否可以提交事务。
    • 资源管理器执行事务操作,并记录必要的恢复信息(如撤销日志或重做日志),以便在需要时能够回滚事务。
    • 如果资源管理器确定能够提交事务,则向事务管理器发送准备成功(Prepared)的响应;如果无法提交,则发送准备失败(Abort)的响应。
  2. 提交阶段(Commit Phase)

    • 如果所有资源管理器都准备成功,事务管理器会向所有资源管理器发送提交请求。
    • 资源管理器收到提交请求后,执行事务的提交操作,并释放事务执行期间占用的资源。
    • 如果在准备阶段有资源管理器准备失败,或者在提交阶段事务管理器没有收到所有资源管理器的成功响应,则事务管理器会指示所有已经准备好提交的资源管理器进行回滚。

XA协议通过这两个阶段的协调,确保了分布式事务的一致性和可靠性。然而,它也存在一些局限性,如单点故障(事务管理器是关键节点)、阻塞问题(在准备阶段需要等待所有资源管理器的响应)等。因此,在实际应用中,需要根据具体场景和需求来选择合适的事务处理方案。


两阶段提交
  • MySQL的两阶段提交:你提到的MySQL在复制过程中使用的两阶段提交,主要目的是为了保持主从数据的一致性。在prepare阶段,主服务器将事务写入redo log并通知从服务器开始应用binlog。在commit阶段,当主服务器确认从服务器已接收到binlog并开始应用(或者至少已经记录了binlog的接收)后,主服务器才会提交事务,并通知从服务器事务已提交。

  • 分布式事务的两阶段提交(2PC):在分布式系统中,两阶段提交(2PC)是确保跨多个资源管理器(如数据库、消息队列等)的事务一致性的标准协议。它确实包括preparecommit(或abort)两个阶段。如果在prepare阶段任何参与者失败,则协调者会发送abort消息给所有参与者,回滚事务。

  • 三阶段提交:三阶段提交(3PC)是在两阶段提交的基础上增加了一个pre-commit阶段,主要用于解决在preparecommit之间可能出现的网络分区问题,以及减少不必要的资源锁定时间。然而,3PC并未被广泛采用,因为它引入了额外的复杂性和可能的性能问题。

XA协议定义了分布式事务处理的接口和规则,而两阶段提交协议则是这些规则在具体实现时采用的一种机制。这种关系使得XA协议能够灵活地应用于不同的分布式事务处理场景,并确保事务的一致性和可靠性。


TCC模式

TCC模式是一种分布式事务处理模式,它将事务的提交过程分为三个阶段:Try、Confirm和Cancel。这三个阶段并不直接对应于三阶段提交(3PC)的canCommit、preCommit和commit/abort阶段,而是有着不同的职责和目的。

  • Try阶段:在这个阶段,事务的发起方会尝试锁定或预留所需的资源。这并不意味着事务已经被提交,而只是确保在后续阶段能够成功执行事务。如果Try阶段成功,系统会认为事务有很大可能成功完成;如果失败,则会进入Cancel阶段。
  • Confirm阶段:在Try阶段成功后,Confirm阶段会实际执行事务操作并提交数据。由于Try阶段已经确保了资源的可用性,因此Confirm阶段通常不会失败(除非发生系统级故障)。Confirm阶段完成后,事务即被视为成功提交。
  • Cancel阶段:如果Try阶段失败或Confirm阶段由于某种原因未能成功执行,则会进入Cancel阶段。在这个阶段,系统会释放Try阶段预留的资源,并回滚已执行的操作,以确保系统状态的一致性。

TCC模式的优点包括不需要数据库支持XA协议、性能好、锁粒度小等。然而,它也需要业务代码的支持,实现起来相对复杂,且需要处理幂等性、空回滚、防悬挂等问题。


SAGA模式

SAGA模式是一种用于处理分布式事务的长事务解决方案。与TCC模式不同,SAGA模式通过一系列本地事务和补偿操作来确保全局事务的一致性。

  • 基本概念:在SAGA模式中,一个全局事务被分解为一系列本地事务(也称为子事务或SAGA步骤)。每个本地事务都有对应的补偿操作,用于在本地事务失败时恢复系统状态。
  • 执行流程:全局事务的执行从第一个本地事务开始。如果当前本地事务成功,则继续执行下一个本地事务;如果失败,则执行当前本地事务的补偿操作,并尝试回滚之前的所有成功本地事务及其补偿操作(这通常是一个递归过程)。
  • 优点:SAGA模式允许系统以更灵活的方式处理分布式事务,特别是在涉及多个服务且服务之间可能存在复杂依赖关系的场景中。此外,它不需要所有服务都同时在线或支持XA协议。
  • 缺点:SAGA模式的实现相对复杂,需要仔细设计每个本地事务及其补偿操作,以确保在失败情况下能够正确恢复系统状态。此外,由于它依赖于补偿操作来恢复系统状态,因此在某些情况下可能会产生额外的性能开销和复杂性。

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