Java 跨服务器事务管理的完美解决方案 (java跨服务器事务管理)

随着互联网技术的不断发展,分布式系统已经成为了很多企业的标配架构,而 Java 作为一种被广泛应用在分布式系统中的编程语言,在面对分布式事务的管理上也成为了一个重要的问题。由于分布式事务面临着跨网络、跨进程甚至跨语言的复杂情况,因此会涉及到很多挑战和困难。针对这一问题,一些研究者开发了一些跨服务器事务管理的完美解决方案,本文将一一阐述。

传统的分布式事务方案——两阶段提交协议

在介绍跨服务器事务管理的完美解决方案之前,我们先来看一下传统的分布式事务方案——两阶段提交协议。该协议主要包括两个阶段:

之一阶段:

事务协调者向所有参与者发起 prepare 请求,要求参与者准备提交事务。

第二阶段:

事务协调者根据参与者的响应情况决定是否提交事务,具体流程如下图所示:

![两阶段提交协议流程图](https://img-blog.csdn.net/20230625145346808?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2luZGV4LnBuZw==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/50)

需要注意的是,两阶段提交协议有着一些缺点,如存在单点故障,所有的事务协调者都是串行处理事务等。因此,研究者们开始发现两阶段提交协议并不是一个完美的解决方案。

XA 协议——跨服务器事务管理的一次尝试

XA 协议是为了解决两阶段提交协议的一些局限性而提出的一种新型协议。XA 协议在事务管理中引入了一个新的参与者角色——XA 协议参与者,以及一个协调者角色——事务管理器。具体流程如下:

1. 事务管理器向所有 XA 协议参与者发送 XA START 消息,要求参与者开始准备事务。

2. 所有的 XA 协议参与者接受 XA START 消息后,将自己纳入一个独立的事务中,然后开始执行事务。

3. 当一个 XA 协议参与者需要准备提交时,会向事务管理器发送 XA END 消息。

4. 当所有的 XA 协议参与者都发送了 XA END 消息之后,事务管理器向每个 XA 协议参与者发送 XA PREPARE 消息,询问参与者是否准备提交事务。

5. 如果所有的 XA 协议参与者都准备提交事务,则事务管理器会向每个参与者发送 XA COMMIT 消息。

6. 如果任何一个 XA 协议参与者没有准备提交,则事务管理器会向每个参与者发送 XA ROLLBACK 消息。

XA 协议相比于两阶段提交协议而言,具有更好的性能和可用性,但仍然存在一些缺点,如参与者之间的通讯代价较高、参与者需要额外实现 XA 接口、不支持网络分区等。

基于消息队列的分布式事务解决方案——Seata

近年来,随着云原生和微服务架构的兴起,基于消息队列的分布式事务解决方案也逐渐成为了一种新兴的方案。著名的开源项目 Seata 就是一种支持基于消息队列的分布式事务解决方案。与传统的两阶段提交协议或 XA 协议相比,Seata 解决了许多跨服务器事务管理的瓶颈,如服务间调用的幂等性问题、网络分区容错、横向扩展等。

Seata 的基本架构如下所示:

![Seata 架构图](https://img-blog.csdnimg.cn/20230104135450226.png)

Seata 中主要涉及到三种角色:Transaction Coordinator(TC)、Transaction Manager(TM)以及 Resource Manager(RM)。其中,Transaction Coordinator 和 Transaction Manager 的作用类似于两阶段提交协议中的事务协调者;Resource Manager 则类似于两阶段提交协议中的参与者角色。

Seata 的整个事务过程如下所示:

1. 应用服务向 Seata 的 TM 发送开启全局事务请求(Begin)。

2. TM 向 TC 发送创建全局事务请求,生成对应的全局事务 ID 并返回。

3. TM 向参与全局事务的各个 RM 分别发送创建分支事务请求,并将其与全局事务 ID 关联。

4. 如果所有的 RM 都成功创建了分支事务,则回复 TM 注册成功。

5. TM 向应用服务返回全局事务 ID。

6. 应用服务在执行其业务逻辑并向 Seata 的 RM 发送执行分支事务请求。

7. 如果所有的 RM 执行成功,RM 向 TM 返回执行结果。

8. 当所有分支事务执行成功时,应用服务向 Seata 的 TM 发送提交全局事务请求(Commit)。

9、TM 接收到全局事务触发提交请求,根据分支事务的执行情况向 RM 发送提交分支事务请求。

10. 如果所有的 RM 都成功提交分支事务,则回复 TM 提交成功。

Seata 通过可插拔的架构设计,可以扩展到多种应用场景,同时支持各种常见框架和数据源,例如 Spring Boot、Mybatis 和 MySQL 等。Seata 引入了模块化的设计,提供了丰富的扩展点,所以可以通过开发新的模块、中间件或插件,扩展更多的组件来满足应用的需求。

本文介绍了传统的两阶段提交协议、XA 协议以及基于消息队列的分布式事务解决方案——Seata。可以发现,在跨服务器事务管理的过程中,每种解决方案都具有自身的优点和缺点,需要根据实际场景选择适合的方案。无论哪种方案,都需要考虑局限性和斟酌利弊,为企业应用系统提供更好的分布式事务管理方案。


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