一、Seata介绍  

 Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 将为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。

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二、AT 模式

1、前提

• 基于支持本地 ACID 事务的关系型数据库。
• Java 应用，通过 JDBC 访问数据库。

2、整体机制

两阶段提交协议的演变：

• 一阶段：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。
  
• 二阶段：

• 提交异步化，非常快速地完成。
• 回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿。

3、写隔离

• 一阶段本地事务提交前，需要确保先拿到 全局锁 。
• 拿不到 全局锁 ，不能提交本地事务。
• 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。

以一个示例来说明：

两个全局事务 tx1 和 tx2，分别对 a 表的 m 字段进行更新操作，m 的初始值 1000。

tx1 先开始，开启本地事务，拿到本地锁，更新操作 m = 1000 - 100 = 900。本地事务提交前，先拿到该记录的 全局锁 ，本地提交释放本地锁。 tx2 后开始，开启本地事务，拿到本地锁，更新操作 m = 900 - 100 = 800。本地事务提交前，尝试拿该记录的 全局锁 ，tx1 全局提交前，该记录的全局锁被 tx1 持有，tx2 需要重试等待 全局锁 。

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tx1 二阶段全局提交，释放 全局锁 。tx2 拿到 全局锁 提交本地事务。

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如果 tx1 的二阶段全局回滚，则 tx1 需要重新获取该数据的本地锁，进行反向补偿的更新操作，实现分支的回滚。

此时，如果 tx2 仍在等待该数据的 全局锁，同时持有本地锁，则 tx1 的分支回滚会失败。分支的回滚会一直重试，直到 tx2 的 全局锁 等锁超时，放弃 全局锁 并回滚本地事务释放本地锁，tx1 的分支回滚最终成功。

因为整个过程 全局锁 在 tx1 结束前一直是被 tx1 持有的，所以不会发生 脏写 的问题。

4、读隔离

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。

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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。

5、工作机制

以一个示例来说明整个 AT 分支的工作过程。

业务表：product

AT 分支事务的业务逻辑：

update product set name = 'GTS' where name = 'TXC';

6、一阶段

过程：

1. 解析 SQL：得到 SQL 的类型（UPDATE），表（product），条件（where name = 'TXC'）等相关的信息。
2. 查询前镜像：根据解析得到的条件信息，生成查询语句，定位数据。

select id, name, since from product where name = 'TXC';

得到前镜像：

1. 执行业务 SQL：更新这条记录的 name 为 'GTS'。
2. 查询后镜像：根据前镜像的结果，通过 主键 定位数据。

select id, name, since from product where id = 1;

得到后镜像：

1. 插入回滚日志：把前后镜像数据以及业务 SQL 相关的信息组成一条回滚日志记录，插入到 UNDO_LOG 表中。

{
  "branchId": 641789253,
  "undoItems": [{
    "afterImage": {
      "rows": [{
        "fields": [{
          "name": "id",
          "type": 4,
          "value": 1
        }, {
          "name": "name",
          "type": 12,
          "value": "GTS"
        }, {
          "name": "since",
          "type": 12,
          "value": "2014"
        }]
      }],
      "tableName": "product"
    },
    "beforeImage": {
      "rows": [{
        "fields": [{
          "name": "id",
          "type": 4,
          "value": 1
        }, {
          "name": "name",
          "type": 12,
          "value": "TXC"
        }, {
          "name": "since",
          "type": 12,
          "value": "2014"
        }]
      }],
      "tableName": "product"
    },
    "sqlType": "UPDATE"
  }],
  "xid": "xid:xxx"
}

1. 提交前，向 TC 注册分支：申请 product 表中，主键值等于 1 的记录的 全局锁 。
2. 本地事务提交：业务数据的更新和前面步骤中生成的 UNDO LOG 一并提交。
3. 将本地事务提交的结果上报给 TC。

7、二阶段-回滚

1. 收到 TC 的分支回滚请求，开启一个本地事务，执行如下操作。
2. 通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录。
3. 数据校验：拿 UNDO LOG 中的后镜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做处理，详细的说明在另外的文档中介绍。
4. 根据 UNDO LOG 中的前镜像和业务 SQL 的相关信息生成并执行回滚的语句：

update product set name = 'TXC' where id = 1;

1. 提交本地事务。并把本地事务的执行结果（即分支事务回滚的结果）上报给 TC。

8、二阶段-提交

1. 收到 TC 的分支提交请求，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。

9、附录

回滚日志表

UNDO_LOG Table：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,
  `xid` varchar(100) NOT NULL,
  `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;

三、TCC 模式

回顾总览中的描述：一个分布式的全局事务，整体是 两阶段提交 的模型。全局事务是由若干分支事务组成的，分支事务要满足 两阶段提交 的模型要求，即需要每个分支事务都具备自己的：

• 一阶段 prepare 行为
• 二阶段 commit 或 rollback 行为

编辑

根据两阶段行为模式的不同，我们将分支事务划分为 Automatic (Branch) Transaction Mode 和 Manual (Branch) Transaction Mode.

AT 模式（参考链接 TBD）基于 支持本地 ACID 事务 的 关系型数据库：

• 一阶段 prepare 行为：在本地事务中，一并提交业务数据更新和相应回滚日志记录。
• 二阶段 commit 行为：马上成功结束，自动 异步批量清理回滚日志。
• 二阶段 rollback 行为：通过回滚日志，自动 生成补偿操作，完成数据回滚。

相应的，TCC 模式，不依赖于底层数据资源的事务支持：

• 一阶段 prepare 行为：调用 自定义 的 prepare 逻辑。
• 二阶段 commit 行为：调用 自定义 的 commit 逻辑。
• 二阶段 rollback 行为：调用 自定义 的 rollback 逻辑。

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。

四、Saga 模式

Saga模式是SEATA提供的长事务解决方案，在Saga模式中，业务流程中每个参与者都提交本地事务，当出现某一个参与者失败则补偿前面已经成功的参与者，一阶段正向服务和二阶段补偿服务都由业务开发实现。

编辑

理论基础：Hector & Kenneth 发表论⽂ Sagas （1987）

1、适用场景：

• 业务流程长、业务流程多
• 参与者包含其它公司或遗留系统服务，无法提供 TCC 模式要求的三个接口

2、优势：

• 一阶段提交本地事务，无锁，高性能
• 事件驱动架构，参与者可异步执行，高吞吐
• 补偿服务易于实现

3、缺点：

• 不保证隔离性

五、开发指南

Seata分TC、TM和RM三个角色，TC（Server端）为单独服务端部署，TM和RM（Client端）由业务系统集成。

• client

存放client端sql脚本 (包含 undo_log表) ，参数配置

• config-center

各个配置中心参数导入脚本，config.txt(包含server和client，原名nacos-config.txt)为通用参数文件

• server

server端数据库脚本 (包含 lock_table、branch_table 与 global_table) 及各个容器配置

1、注意事项

• seata-spring-boot-starter

内置GlobalTransactionScanner自动初始化功能，若外部实现初始化，请参考SeataAutoConfiguration保证依赖加载顺序
默认开启数据源自动代理，可配置seata.enable-auto-data-source-proxy: false关闭

• spring-cloud-starter-alibaba-seata

查看版本说明 2.1.0内嵌seata-all 0.7.1，2.1.1内嵌seata-all 0.9.0，2.2.0内嵌seata-spring-boot-starter 1.0.0, 2.2.1内嵌seata-spring-boot-starter 1.1.0

2.1.0和2.1.1兼容starter解决方案:
@SpringBootApplication注解内exclude掉spring-cloud-starter-alibaba-seata内的com.alibaba.cloud.seata.GlobalTransactionAutoConfiguration

• spring-cloud-starter-alibaba-seata推荐依赖配置方式

<dependency>
                <groupId>io.seata</groupId>
                <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>最新版</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
                <version>最新版本</version>
                <exclusions>
                    <exclusion>
                        <groupId>io.seata</groupId>
                        <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
                    </exclusion>
                </exclusions>
            </dependency>

2、启动Server

Server端存储模式（store.mode）现有file、db、redis三种（后续将引入raft,mongodb），file模式无需改动，直接启动即可，下面专门讲下db和redis启动步骤。

注： file模式为单机模式，全局事务会话信息内存中读写并持久化本地文件root.data，性能较高;

db模式为高可用模式，全局事务会话信息通过db共享，相应性能差些;

redis模式Seata-Server 1.3及以上版本支持,性能较高,存在事务信息丢失风险,请提前配置合适当前场景的redis持久化配置.

步骤一：启动包

• 点击下载
• 官方钉钉群（群号：23171167，1群5000人已满，2群, 3群: 32033786），qq群（群号: 254657148,2群: 216012363）群文件共享下载

步骤二：建表(仅db)

全局事务会话信息由3块内容构成，全局事务-->分支事务-->全局锁，对应表global_table、branch_table、lock_table

步骤三：修改store.mode

启动包: seata-->conf-->application.yml，修改store.mode="db或者redis"

源码: 根目录-->seata-server-->resources-->application.yml，修改store.mode="db或者redis"

1.5.0以下版本:

启动包: seata-->conf-->file.conf，修改store.mode="db或者redis"

源码: 根目录-->seata-server-->resources-->file.conf，修改store.mode="db或者redis"

步骤四：修改数据库连接|redis属性配置

启动包: seata-->conf-->application.example.yml中附带额外配置，将其db|redis相关配置复制至application.yml,进行修改store.db或store.redis相关属性。

源码: 根目录-->seata-server-->resources-->application.example.yml中附带额外配置，将其db|redis相关配置复制至application.yml,进行修改store.db或store.redis相关属性。

1.5.0以下版本:

启动包: seata-->conf-->file.conf，修改store.db或store.redis相关属性。

源码: 根目录-->seata-server-->resources-->file.conf，修改store.db或store.redis相关属性。

步骤五：启动

• 源码启动: 执行ServerApplication.java的main方法
• 命令启动: seata-server.sh -h 127.0.0.1 -p 8091 -m db

1.5.0以下版本

• 源码启动: 执行Server.java的main方法
• 命令启动: seata-server.sh -h 127.0.0.1 -p 8091 -m db -n 1 -e test

-h: 注册到注册中心的ip
    -p: Server rpc 监听端口
    -m: 全局事务会话信息存储模式，file、db、redis，优先读取启动参数 (Seata-Server 1.3及以上版本支持redis)
    -n: Server node，多个Server时，需区分各自节点，用于生成不同区间的transactionId，以免冲突
    -e: 多环境配置参考 http://seata.io/en-us/docs/ops/multi-configuration-isolation.html

• 点击查看docker部署

注: 堆内存建议分配2G，堆外内存1G

3、业务系统集成Client

步骤一：添加seata依赖（建议单选）

• 依赖seata-all
• 依赖seata-spring-boot-starter，支持yml、properties配置(.conf可删除)，内部已依赖seata-all
• 依赖spring-cloud-alibaba-seata，内部集成了seata，并实现了xid传递

步骤二：undo_log建表、配置参数(仅AT模式)

• 查看参数配置介绍

步骤三：数据源代理（不支持自动和手动配置并存）

1. 如果使用seata-all

• 0.9.0版本开始seata支持自动代理数据源
  

1.1.0: seata-all取消属性配置，改由注解@EnableAutoDataSourceProxy开启，并可选择jdk proxy或者cglib proxy
1.0.0: client.support.spring.datasource.autoproxy=true
0.9.0: support.spring.datasource.autoproxy=true

• 如果采用XA模式，@EnableAutoDataSourceProxy(dataSourceProxyMode = "XA")
  
• 手动配置可参考下方的例子
  

@Primary
@Bean("dataSource")
public DataSource dataSource(DataSource druidDataSource) {
    //AT 代理 二选一
    return new DataSourceProxy(druidDataSource);
    //XA 代理
    return new DataSourceProxyXA(druidDataSource)
}

1. 如果使用seata-starter

• 使用自动代理数据源时，如果使用XA模式还需要调整配置文件
  application.properties
  

seata.data-source-proxy-mode=XA

• application.yml
  

seata:
  data-source-proxy-mode: XA

• 
• 如何关闭seata-spring-boot-starter的数据源自动代理？
  application.properties
  

seata.enable-auto-data-source-proxy=false

• application.yml
  

seata:
  enable-auto-data-source-proxy: false

步骤四：初始化GlobalTransactionScanner

• 手动

@Bean
       public GlobalTransactionScanner globalTransactionScanner() {
           String applicationName = this.applicationContext.getEnvironment().getProperty("spring.application.name");
           String txServiceGroup = this.seataProperties.getTxServiceGroup();
           if (StringUtils.isEmpty(txServiceGroup)) {
               txServiceGroup = applicationName + "-fescar-service-group";
               this.seataProperties.setTxServiceGroup(txServiceGroup);
           }
           return new GlobalTransactionScanner(applicationName, txServiceGroup);
       }

• 自动，引入seata-spring-boot-starter、spring-cloud-starter-alibaba-seata等jar

步骤五：实现xid跨服务传递

• 手动 参考源码integration文件夹下的各种rpc实现 module
• 自动 springCloud用户可以引入spring-cloud-starter-alibaba-seata，内部已经实现xid传递

4、业务使用

注解拦截

全局事务

@GetMapping(value = "testCommit")
@GlobalTransactional
public Object testCommit(@RequestParam(name = "id",defaultValue = "1") Integer id,
    @RequestParam(name = "sum", defaultValue = "1") Integer sum) {
    Boolean ok = productService.reduceStock(id, sum);
    if (ok) {
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        Orders orders = new Orders();
        orders.setCreateTime(now);
        orders.setProductId(id);
        orders.setReplaceTime(now);
        orders.setSum(sum);
        orderService.save(orders);
        return "ok";
    } else {
        return "fail";
    }
}

TCC

/**
 * 定义两阶段提交 name = 该tcc的bean名称,全局唯一 commitMethod = commit 为二阶段确认方法 rollbackMethod = rollback 为二阶段取消方法
 * useTCCFence=true 为开启防悬挂
 * BusinessActionContextParameter注解 传递参数到二阶段中
 *
 * @param params  -入参
 * @return String
 */
@TwoPhaseBusinessAction(name = "beanName", commitMethod = "commit", rollbackMethod = "rollback", useTCCFence = true)
public void insert(@BusinessActionContextParameter(paramName = "params") Map<String, String> params) {
    logger.info("此处可以预留资源,或者利用tcc的特点,与AT混用,二阶段时利用一阶段在此处存放的消息,通过二阶段发出,比如redis,mq等操作");
}
/**
 * 确认方法、可以另命名，但要保证与commitMethod一致 context可以传递try方法的参数
 *
 * @param context 上下文
 * @return boolean
 */
public void commit(BusinessActionContext context) {
    logger.info("预留资源真正处理,或者发出mq消息和redis入库");
}
/**
 * 二阶段取消方法
 *
 * @param context 上下文
 * @return boolean
 */
public void rollback(BusinessActionContext context) {
    logger.info("预留资源释放,或清除一阶段准备让二阶段提交时发出的消息缓存");
}

5、切点表达式

全局事务

@Bean
    public AspectTransactionalInterceptor aspectTransactionalInterceptor () {
        return new AspectTransactionalInterceptor();
    }
    @Bean
    public Advisor txAdviceAdvisor(AspectTransactionalInterceptor aspectTransactionalInterceptor ) {
        AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();
        pointcut.setExpression("配置切点表达式使全局事务拦截器生效");
        return new DefaultPointcutAdvisor(pointcut, aspectTransactionalInterceptor);
    }

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