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分布式事务了解吗?你们是如何解决分布式事务问题的?【Java问答学堂】58期

剑曼红尘 2020-07-16 15:11:28 1560

面试题

分布式事务了解吗?你们是如何解决分布式事务问题的?

面试官心理分析

只要聊到你做了分布式系统,必问分布式事务,你对分布式事务一无所知的话,确实会很坑,你起码得知道有哪些方案,一般怎么来做,每个方案的优缺点是什么。

现在面试,分布式系统成了标配,而分布式系统带来的分布式事务也成了标配了。因为你做系统肯定要用事务吧,如果是分布式系统,肯定要用分布式事务吧。先不说你搞过没有,起码你得明白有哪几种方案,每种方案可能有啥坑?比如 TCC 方案的网络问题、XA 方案的一致性问题。

面试题剖析

分布式事务的实现主要有以下 6 种方案:

  • XA 方案
  • TCC 方案
  • SAGA 方案
  • 本地消息表
  • 可靠消息最终一致性方案
  • 最大努力通知方案

两阶段提交方案/XA 方案

所谓的 XA 方案,即:两阶段提交,有一个事务管理器的概念,负责协调多个数据库(资源管理器)的事务,事务管理器先问问各个数据库你准备好了吗?如果每个数据库都回复 ok,那么就正式提交事务,在各个数据库上执行操作;如果任何其中一个数据库回答不 ok,那么就回滚事务。

这种分布式事务方案,比较适合单块应用里,跨多个库的分布式事务,而且因为严重依赖于数据库层面来搞定复杂的事务,效率很低,绝对不适合高并发的场景。如果要玩儿,那么基于 Spring + JTA 就可以搞定,自己随便搜个 demo 看看就知道了。

这个方案,我们很少用,一般来说某个系统内部如果出现跨多个库的这么一个操作,是不合规的。我可以给大家介绍一下, 现在微服务,一个大的系统分成几十个甚至几百个服务。一般来说,我们的规定和规范,是要求每个服务只能操作自己对应的一个数据库。

如果你要操作别的服务对应的库,不允许直连别的服务的库,违反微服务架构的规范,你随便交叉胡乱访问,几百个服务的话,全体乱套,这样的一套服务是没法管理的,没法治理的,可能会出现数据被别人改错,自己的库被别人写挂等情况。

如果你要操作别人的服务的库,你必须是通过调用别的服务的接口来实现,绝对不允许交叉访问别人的数据库。

TCC 方案

TCC 的全称是: Try 、 Confirm 、 Cancel 。

  • Try 阶段:这个阶段说的是对各个服务的资源做检测以及对资源进行锁定或者预留。
  • Confirm 阶段:这个阶段说的是在各个服务中执行实际的操作。
  • Cancel 阶段:如果任何一个服务的业务方法执行出错,那么这里就需要进行补偿,就是执行已经执 行成功的业务逻辑的回滚操作。(把那些执行成功的回滚) 这种方案说实话几乎很少人使用,我们用的也比较少,但是也有使用的场景。因为这个事务回滚实际上是严重依赖于你自己写代码来回滚和补偿了,会造成补偿代码巨大,非常之恶心。

比如说我们,一般来说跟钱相关的,跟钱打交道的,支付、交易相关的场景,我们会用 TCC,严格保证分布式事务要么全部成功,要么全部自动回滚,严格保证资金的正确性,保证在资金上不会出现问题。

而且最好是你的各个业务执行的时间都比较短。

但是说实话,一般尽量别这么搞,自己手写回滚逻辑,或者是补偿逻辑,实在太恶心了,那个业务代码是很难维护的。

Saga 方案

金融核心等业务可能会选择 TCC 方案,以追求强一致性和更高的并发量,而对于更多的金融核心以上的业务系统 往往会选择补偿事务,补偿事务处理在 30 多年前就提出了 Saga 理论,随着微服务的发展,近些年才逐步受到大家的关注。目前业界比较公认的是采用 Saga 作为长事务的解决方案。

基本原理

业务流程中每个参与者都提交本地事务,若某一个参与者失败,则补偿前面已经成功的参与者。下图左侧是正常的事务流程,当执行到 T3 时发生了错误,则开始执行右边的事务补偿流程,反向执行 T3、T2、T1 的补偿服务 C3、C2、C1,将 T3、T2、T1 已经修改的数据补偿掉。

使用场景

对于一致性要求高、短流程、并发高 的场景,如:金融核心系统,会优先考虑 TCC 方案。而在另外一些场景下,我们并不需要这么强的一致性,只需要保证最终一致性即可。

比如 很多金融核心以上的业务(渠道层、产品层、系统集成层),这些系统的特点是最终一致即可、流程多、流程长、还可能要调用其它公司的服务。这种情况如果选择 TCC 方案开发的话,一来成本高,二来无法要求其它公司的服务也遵循 TCC 模式。同时流程长,事务边界太长,加锁时间长,也会影响并发性能。

所以 Saga 模式的适用场景是:

  • 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。

优势

  • 一阶段提交本地事务,无锁,高性能;
  • 参与者可异步执行,高吞吐;
  • 补偿服务易于实现,因为一个更新操作的反向操作是比较容易理解的。

缺点

  • 不保证事务的隔离性。
  • 本地消息表
  • 本地消息表其实是国外的 ebay 搞出来的这么一套思想。

这个大概意思是这样的:

A 系统在自己本地一个事务里操作同时,插入一条数据到消息表; 接着 A 系统将这个消息发送到 MQ 中去; B 系统接收到消息之后,在一个事务里,往自己本地消息表里插入一条数据,同时执行其他的业务操作,如果这个消息已经被处理过了,那么此时这个事务会回滚,这样保证不会重复处理消息; B 系统执行成功之后,就会更新自己本地消息表的状态以及 A 系统消息表的状态; 如果 B 系统处理失败了,那么就不会更新消息表状态,那么此时 A 系统会定时扫描自己的消息表,如果有未处理的消息,会再次发送到 MQ 中去,让 B 再次处理; 这个方案保证了最终一致性,哪怕 B 事务失败了,但是 A 会不断重发消息,直到 B 那边成功为止。 这个方案说实话最大的问题就在于严重依赖于数据库的消息表来管理事务啥的,如果是高并发场景咋办呢?咋扩展呢?所以一般确实很少用。

可靠消息最终一致性方案

这个的意思,就是干脆不要用本地的消息表了,直接基于 MQ 来实现事务。比如阿里的 RocketMQ 就支持消息事务。

大概的意思就是:

A 系统先发送一个 prepared 消息到 mq,如果这个 prepared 消息发送失败那么就直接取消操作别执行了; 如果这个消息发送成功过了,那么接着执行本地事务,如果成功就告诉 mq 发送确认消息,如果失败就告诉 mq 回滚消息; 如果发送了确认消息,那么此时 B 系统会接收到确认消息,然后执行本地的事务; mq 会自动定时轮询所有 prepared 消息回调你的接口,问你,这个消息是不是本地事务处理失败了,所有没发送确认的消息,是继续重试还是回滚?一般来说这里你就可以查下数据库看之前本地事务是否执行,如果回滚了,那么这里也回滚吧。这个就是避免可能本地事务执行成功了,而确认消息却发送失败了。 这个方案里,要是系统 B 的事务失败了咋办?重试咯,自动不断重试直到成功,如果实在是不行,要么就是针对重要的资金类业务进行回滚,比如 B 系统本地回滚后,想办法通知系统 A 也回滚;或者是发送报警由人工来手工回滚和补偿。 这个还是比较合适的,目前国内互联网公司大都是这么玩儿的,要不你就用 RocketMQ 支持的,要不你就自己基于类似 ActiveMQ?RabbitMQ?自己封装一套类似的逻辑出来,总之思路就是这样子的。

最大努力通知方案

这个方案的大致意思就是:

系统 A 本地事务执行完之后,发送个消息到 MQ; 这里会有个专门消费 MQ 的最大努力通知服务,这个服务会消费 MQ 然后写入数据库中记录下来,或者是放入个内存队列也可以,接着调用系统 B 的接口; 要是系统 B 执行成功就 ok 了;要是系统 B 执行失败了,那么最大努力通知服务就定时尝试重新调用系统 B,反复 N 次,最后还是不行就放弃。

你们公司是如何处理分布式事务的?

如果你真的被问到,可以这么说,我们某某特别严格的场景,用的是 TCC 来保证强一致性;然后其他的一些场景基于阿里的 RocketMQ 来实现分布式事务。

你找一个严格资金要求绝对不能错的场景,你可以说你是用的 TCC 方案;如果是一般的分布式事务场景,订单插入之后要调用库存服务更新库存,库存数据没有资金那么的敏感,可以用可靠消息最终一致性方案。

友情提示一下,RocketMQ 3.2.6 之前的版本,是可以按照上面的思路来的,但是之后接口做了一些改变,我这里不再赘述了。

当然如果你愿意,你可以参考可靠消息最终一致性方案来自己实现一套分布式事务,比如基于 RocketMQ 来玩儿。

往期回顾:

【Java问答学堂】1期 为什么使用消息队列?消息队列有什么优点和缺点?Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 都有什么区别,以及适合哪些场景?

【Java问答学堂】2期 如何保证消息队列的高可用?

【Java问答学堂】3期 如何保证消息不被重复消费?或者说,如何保证消息消费的幂等性?

【Java问答学堂】4期 如何保证消息的可靠性传输?(如何处理消息丢失的问题?)

【Java问答学堂】5期 如何保证消息的顺序性?

【Java问答学堂】6期 如何解决消息队列的延时以及过期失效问题?

【Java问答学堂】7期 如果让你写一个消息队列,该如何进行架构设计?

【Java问答学堂】8期 es 的分布式架构原理能说一下么(es 是如何实现分布式的啊)?

【Java问答学堂】9期 es 写入数据的工作原理是什么啊?es 查询数据的工作原理是什么啊?

【Java问答学堂】10期 es 在数据量很大的情况下(数十亿级别)如何提高查询效率啊?

【Java问答学堂】11期 es 生产集群的部署架构是什么?每个索引的数据量大概有多少?

【Java问答学堂】12期 项目中缓存是如何使用的?为什么要用缓存?缓存使用不当会造成什么后果?

【Java问答学堂】13期 redis 和 memcached 有什么区别?

【Java问答学堂】14期 redis 都有哪些数据类型?分别在哪些场景下使用比较合适?

【Java问答学堂】15期redis 的过期策略都有哪些?内存淘汰机制都有哪些?

【Java问答学堂】16期如何保证 redis 的高并发和高可用?redis 的主从复制原理能介绍

为什么使用消息队列?【Java问答学堂】17期

消息队列有什么优点和缺点?【Java问答学堂】18期

Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ的区别?【Java问答学堂】19期

如何保证消息队列的高可用?【Java问答学堂】20期

如何保证消息不被重复消费?或者说,如何保证消息消费的幂等性?【Java问答学堂】21期

如何保证消息的可靠性传输?或者说,如何处理消息丢失的问题?【Java问答学堂】22期

如何保证消息的顺序性?【Java问答学堂】23期

如何解决消息队列的延时以及过期失效问题?【Java问答学堂】24期

如果让你写一个消息队列,该如何进行架构设计?【Java问答学堂】25期

ES 的分布式架构原理能说一下么(ES 是如何实现分布式的啊)?【Java问答学堂】26期

ES 写入数据的工作原理是什么啊?ES 查询数据的工作原理是什么啊?【Java问答学堂】27期

ES 在数据量很大的情况下(数十亿级别)如何提高查询效率啊?【Java问答学堂】28期

ES 生产集群的部署架构是什么?每个索引的数据量大概有多少?【Java问答学堂】29期

项目中缓存是如何使用的?为什么要用缓存?缓存使用不当会造成什么后果?【Java问答学堂】30期

Redis 和 Memcached 的区别?Redis 的线程模型是什么?【Java问答学堂】31期

Redis 都有哪些数据类型?分别在哪些场景下使用比较合适?【Java问答学堂】32期

Redis 的过期策略都有哪些?内存淘汰机制都有哪些?手写一下 LRU 代码实现?【Java问答】33期

如何保证 redis 的高并发和高可用?【Java问答】34期

Redis 的持久化有哪几种方式?【Java问答】35期

Redis 集群模式的工作原理能说一下么?【Java问答】36期

了解什么是 Redis 的雪崩、穿透和击穿?Redis 崩溃之后会怎么样?【Java问答】37期

如何保证缓存与数据库的双写一致性?【Java问答】38期

Redis 的并发竞争问题是什么?如何解决这个问题?【Java问答】39期

生产环境中的 Redis 是怎么部署的?【Java问答】40期

为什么要分库分表(设计高并发系统的时候,数据库层面该如何设计)?【Java问答】41期

如何设计才可以让系统从未分库分表动态切换到分库分表上?【Java问答】42期

分库分表之后,id 主键如何处理?【Java问答】43期

你们有没有做 MySQL 读写分离?如何实现 MySQL 的读写分离?【Java问答】44期

如何设计一个高并发系统?【Java问答学堂】45期

为什么要进行系统拆分?如何进行系统拆分?拆分后不用 dubbo 可以吗?【Java问答学堂】46期

dubbo 的工作原理?注册中心挂了的问题?说说一次 rpc 请求的流程?【Java问答】47期

dubbo 支持的通信协议?有哪些序列化协议?说下 Hessian 的数据结构?【Java问答】48期

dubbo 负载均衡策略和集群容错策略都有哪些?动态代理策略呢?【Java问答学堂】49期

dubbo 的 spi 思想是什么?【Java问答学堂】50期

如何基于 dubbo 进行服务治理、服务降级、失败重试以及超时重试?【Java问答学堂】51期

分布式服务接口的幂等性如何设计(比如不能重复扣款)?【Java问答学堂】52期

分布式服务接口请求的顺序性如何保证?【Java问答学堂】53期

如何自己设计一个类似 Dubbo 的 RPC 框架?【Java问答学堂】54期

分布式系统 CAP 定理 P 代表什么含义【Java问答学堂】55期

zookeeper 都有哪些使用场景?【Java问答学堂】56期

一般实现分布式锁都有哪些方式?使用 Redis 如何设计分布式锁?使用 zk 来设计分布式锁可以吗?这两种分布式锁的实现方式哪种效率比较高?【Java问答学堂】57期

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