分布式事务

写在最前

分布式系统经常出现的异常机器宕机、网络异常、消息丢失、消息乱序、数据错误、不可靠的 TCP、存储数据丢失等。客户端请求服务 A 与服务 B 进行业务操作，服务 B 依赖服务 C，调用时服务 C 宕机了，此时就需要服务 A 与服务 B 回滚事务。

分布式事务是企业集成中的一个技术难点，也是每一个分布式系统架构中都会涉及到的一个东西，特别是在微服务架构中，几乎可以说是无法避免。

CAP 定理与 BASE 理论

CAP 定理

CAP 原则又称 CAP 定理，指的是在一个分布式系统中：

一致性（Consistency）：
- 在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（等同于所有节点访问同一份最新的数据副本）
可用性（Availability）：
- 在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求。（对数据更新具备高可用性）
分区容错性（Partition tolerance）：
- 大多数分布式系统都分布在多个子网络。每个子网络就叫做一个区（partition）。分区容错的意思是，区间通信可能失败。比如，一台服务器放在中国，另一台服务器放在美国，这就是两个区，它们之间可能无法通信。

三个要素最多只能同时实现两点，不可能三者兼顾。

一般来说，分区容错无法避免，因此可以认为 CAP 的 P 总是成立。CAP 定理告诉我们，剩下的 C 和 A 无法同时做到。对于多数大型互联网应用的场景，主机众多、部署分散，而且现在的集群规模越来越大，所以节点故障、网络故障是常态，而且要保证服务可用性达到 99.99999%（N 个 9），即保证 P 和 A，舍弃 C。

BASE 理论

对 CAP 理论的延伸，思想是即使无法做到强一致性（CAP 的一致性就是强一致性），但可以采用适当的采取弱一致性，即最终一致性。

基本可用（Basically Available）：
- 基本可用是指分布式系统在出现故障的时候，允许损失部分可用性（例如响应时间、功能上的可用性），允许损失部分可用性。需要注意的是，基本可用绝不等价于系统不可用。
  - 响应时间上的损失：正常情况下搜索引擎需要在 0.5 秒之内返回给用户相应的查询结果，但由于出现故障（比如系统部分机房发生断电或断网故障），查询结果的响应时间增加到了 1~2 秒。
  - 功能上的损失：购物网站在购物高峰（如双十一）时，为了保护系统的稳定性，部分消费者可能会被引导到一个降级页面。
软状态（Soft State）：
- 软状态是指允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据会有多个副本，允许不同副本同步的延时就是软状态的体现。mysql replication 的异步复制也是一种体现。
最终一致性（Eventual Consistency）：
- 最终一致性是指系统中的所有数据副本经过一定时间后，最终能够达到一致的状态。弱一致性和强一致性相反，最终一致性是弱一致性的一种特殊情况。

强一致性、弱一致性、最终一致性

从客户端角度，多进程并发访问时，更新过的数据在不同进程如何获取的不同策略，决定了不同的一致性。对于关系型数据库，要求更新过的数据能被后续的访问都能看到，这是强一致性。如果能容忍后续的部分或者全部访问不到，则是弱一致性。如果经过一段时间后要求能访问到更新后的数据，则是最终一致性。

分布式事务解决方案

2PC 模式

数据库支持的 2PC【2 phase commit 二阶提交】，又叫做 XA Transactions。MySQL 从 5.5 版本开始支持，SQL Server 2005 开始支持，Oracle 7 开始支持。其中，XA 是一个两阶段提交协议，该协议分为以下两个阶段：

第一阶段：事务协调器要求每个涉及到事务的数据库预提交（precommit）此操作，并反映是否可以提交。
第二阶段：事务协调器要求每个数据库提交数据。其中，如果有任何一个数据库否决此次提交，那么所有数据库都会被要求回滚它们在此事务中的那部分信息。

柔性事务-TCC 事务补偿型方案

刚性事务：遵循 ACID 原则，强一致性。柔性事务：遵循 BASE 理论，最终一致性；与刚性事务不同，柔性事务允许一定时间内，不同节点的数据不一致，但要求最终一致。

所谓 TCC 模式，是指支持把自定义的分支事务纳入到全局事务的管理中。

Seata

Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，致力于在微服务架构下提供高性能和简单易用的分布式事务服务。在 Seata 开源之前，其内部版本在阿里经济体内部一直扮演着应用架构层数据一致性的中间件角色，帮助经济体平稳的度过历年的双11，对上层业务进行了有力的技术支撑。经过多年沉淀与积累，其商业化产品先后在阿里云、金融云上售卖。2019.1 为了打造更加完善的技术生态和普惠技术成果，Seata 正式宣布对外开源，未来 Seata 将以社区共建的形式帮助用户快速落地分布式事务解决方案。