4.2 分布式事務(wù)問題 4.2.1 什么是分布式事務(wù)

一次課程發(fā)布操作需要向數(shù)據(jù)庫、redis、elasticsearch、MinIO寫四份數(shù)據(jù)，這里存在分布式事務(wù)問題。

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什么是分布式事務(wù)？

首先理解什么是本地事務(wù)？

平常我們?cè)诔绦蛑型ㄟ^spring去控制事務(wù)是利用數(shù)據(jù)庫本身的事務(wù)特性來實(shí)現(xiàn)的，因此叫數(shù)據(jù) 庫事務(wù)，由于應(yīng)用主要靠關(guān)系數(shù)據(jù)庫來控制事務(wù)，而數(shù)據(jù)庫通常和應(yīng)用在同一個(gè)服務(wù)器，所以基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的事務(wù)又被稱為本地事務(wù)。

本地事務(wù)具有ACID四大特性，數(shù)據(jù)庫事務(wù)在實(shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)將一次事務(wù)涉及的所有操作全部納入到一個(gè)不可分割的執(zhí)行單元，該執(zhí)行單元中的所有操作 要么都成功，要么都失敗，只要其中任一操作執(zhí)行失敗，都將導(dǎo)致整個(gè)事務(wù)的回滾。

理解了本地事務(wù)，什么是分1事務(wù)？

現(xiàn)在的需求是課程發(fā)布操作后將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫、redis、elasticsearch、MinIO四個(gè)地方，這四個(gè)地方已經(jīng)不限制在一個(gè)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，是由四個(gè)分散的服務(wù)去提供，與這四個(gè)服務(wù)去通信需要網(wǎng)絡(luò)通信，而網(wǎng)絡(luò)存在不可到達(dá)性，這種分布式系統(tǒng)環(huán)境下，通過與不同的服務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信去完成事務(wù)稱之為分布式事務(wù)。

在分布式系統(tǒng)中分布式事務(wù)的場(chǎng)景很多：

例如用戶注冊(cè)送積分，銀行轉(zhuǎn)賬，創(chuàng)建訂單減庫存，這些都是分布式事務(wù)。

拿轉(zhuǎn)賬舉例：

我們知道本地事務(wù)依賴數(shù)據(jù)庫本身提供的事務(wù)特性來實(shí)現(xiàn)，因此以下邏輯可以控制本地事務(wù)：

Javabegin transaction； //1.本地?cái)?shù)據(jù)庫操作：張三減少金額 //2.本地?cái)?shù)據(jù)庫操作：李四增加金額 commit transation;

但是在分布式環(huán)境下，會(huì)變成下邊這樣：

Javabegin transaction； //1.本地?cái)?shù)據(jù)庫操作：張三減少金額 //2.遠(yuǎn)程調(diào)用：讓李四增加金額 commit transation;

可以設(shè)想，當(dāng)遠(yuǎn)程調(diào)用讓李四增加金額成功了，由于網(wǎng)絡(luò)問題遠(yuǎn)程調(diào)用并沒有返回，此時(shí)本地事務(wù)提交失敗就回滾了張三減少金額的操作，此時(shí)張三和李四的數(shù)據(jù)就不一致了。

因此在分布式架構(gòu)的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫事務(wù)就無法使用了，張三和李四的賬戶不在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中甚至不在一個(gè)應(yīng) 用系統(tǒng)里，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)賬事務(wù)需要通過遠(yuǎn)程調(diào)用，由于網(wǎng)絡(luò)問題就會(huì)導(dǎo)致分布式事務(wù)問題。

下邊的場(chǎng)景都會(huì)產(chǎn)生分布式事務(wù)：

微服務(wù)架構(gòu)下：

單服務(wù)多數(shù)據(jù)庫：

多服務(wù)單數(shù)據(jù)庫:

4.2.2 什么是CAP理論

控制分布式事務(wù)首先需要理解CAP理論，什么是CAP理論？

CAP是 Consistency、Availability、Partition tolerance三個(gè)詞語的縮寫，分別表示一致性、可用性、分區(qū)容忍性。

使用下邊的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行說明：

客戶端經(jīng)過網(wǎng)關(guān)訪問用戶服務(wù)的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，一致性是指用戶不管訪問哪一個(gè)結(jié)點(diǎn)拿到的數(shù)據(jù)都是最新的，比如查詢小明的信息，不能出現(xiàn)在數(shù)據(jù)沒有改變的情況下兩次查詢結(jié)果不一樣。

可用性是指任何時(shí)候查詢用戶信息都可以查詢到結(jié)果，但不保證查詢到最新的數(shù)據(jù)。

分區(qū)容忍性也叫分區(qū)容錯(cuò)性，由于網(wǎng)絡(luò)通信異常導(dǎo)致請(qǐng)求中斷、消息丟失，但服務(wù)依然對(duì)外提供服務(wù)。

CAP理論要強(qiáng)調(diào)的是在分布式系統(tǒng)中這三點(diǎn)不可能全部滿足，由于是分布式系統(tǒng)就要滿足分區(qū)容忍性，因?yàn)榉?wù)之間難免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常，不能因?yàn)榫植烤W(wǎng)絡(luò)異常導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不可用。

滿足P那么C和A不能同時(shí)滿足：

比如我們添加一個(gè)用戶小明的信息，該信息先添加到結(jié)點(diǎn)1中，再同步到結(jié)點(diǎn)2中，如下圖：

如果要滿足C一致性，必須等待小明的信息同步完成系統(tǒng)才可用（否則會(huì)出現(xiàn)請(qǐng)求到結(jié)點(diǎn)2時(shí)查詢不到數(shù)據(jù)，違反了一致性），在信息同步過程中系統(tǒng)是不可用的，所以滿足C的同時(shí)無法滿足A。

如果要滿足A可用性，要時(shí)刻保證系統(tǒng)可用就不用等待信息同步完成，此時(shí)系統(tǒng)的一致性無法滿足。

所以在分布式系統(tǒng)中進(jìn)行分布式事務(wù)控制，要么保證CP、要么保證AP。

4.2.3 分布式事務(wù)控制方案

學(xué)習(xí)CAP理論該如何控制分布式事務(wù)呢？

學(xué)習(xí)了CAP理論我們知道進(jìn)行分布式事務(wù)控制要在C和A中作出取舍，保證一致性就不要保證可用性，保證可用性就不要保證一致，首先你確認(rèn)是要CP還是AP，具體要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行判斷。

CP的場(chǎng)景：滿足C舍棄A，強(qiáng)調(diào)一致性。

跨行轉(zhuǎn)賬：一次轉(zhuǎn)賬請(qǐng)求要等待雙方銀行系統(tǒng)都完成整個(gè)事務(wù)才算完成，只要其中一個(gè)失敗另一方執(zhí)行回滾操作。

開戶操作：在業(yè)務(wù)系統(tǒng)開戶同時(shí)要在運(yùn)營(yíng)商開戶，任何一方開戶失敗該用戶都不可使用，所以要滿足CP。

AP的場(chǎng)景：滿足A舍棄C，強(qiáng)調(diào)可用性。

訂單退款，今日退款成功，明日賬戶到賬，只要用戶可以接受在一定時(shí)間內(nèi)到賬即可。

注冊(cè)送積分，注冊(cè)成功積分在24分到賬。

支付短信通信，支付成功發(fā)短信，短信發(fā)送可以有延遲，甚至沒有發(fā)送成功。

在實(shí)際應(yīng)用中符合AP的場(chǎng)景較多，其實(shí)雖然AP舍棄C一致性，實(shí)際上最終數(shù)據(jù)還是達(dá)到了一致，也就滿足了最終一致性，所以業(yè)界定義了BASE理論。

什么是BASE理論？

BASE 是 Basically Available(基本可用)、Soft state(軟狀態(tài))和 Eventually consistent (最終一致性)三個(gè)短語的縮寫。

基本可用：當(dāng)系統(tǒng)無法滿足全部可用時(shí)保證核心服務(wù)可用即可，比如一個(gè)外賣系統(tǒng)，每到中午12點(diǎn)左右系統(tǒng)并發(fā)量很高，此時(shí)要保證下單流程涉及的服務(wù)可用，其它服務(wù)暫時(shí)不可用。

軟狀態(tài)：是指可以存在中間狀態(tài)，比如：打印自己的社保統(tǒng)計(jì)情況，該操作不會(huì)立即出現(xiàn)結(jié)果，而是提示你打印中，請(qǐng)?jiān)赬XX時(shí)間后查收。雖然出現(xiàn)了中間狀態(tài)，但最終狀態(tài)是正確的。

最終一致性：退款操作后沒有及時(shí)到賬，經(jīng)過一定的時(shí)間后賬戶到賬，舍棄強(qiáng)一致性，滿足最終一致性。

4.2.4 課程發(fā)布分布式事務(wù)控制

學(xué)習(xí)了這么多的理論，回到課程發(fā)布，執(zhí)行課程發(fā)布操作后要向數(shù)據(jù)庫、redis、elasticsearch、MinIO寫四份數(shù)據(jù)，這個(gè)場(chǎng)景用哪種方案？

滿足CP？

如果要滿足CP就表示課程發(fā)布操作后向數(shù)據(jù)庫、redis、elasticsearch、MinIO寫四份數(shù)據(jù)，只要有一份寫失敗其它的全部回滾。

滿足AP？

課程發(fā)布操作后，先更新數(shù)據(jù)庫中的課程發(fā)布狀態(tài)，更新后向redis、elasticsearch、MinIO寫課程信息，只要在一定時(shí)間內(nèi)最終向redis、elasticsearch、MinIO寫數(shù)據(jù)成功即可。

課程發(fā)布滿足AP即可，使用BASE理論實(shí)現(xiàn)。

下圖是具體的技術(shù)方案：

1、在內(nèi)容管理服務(wù)的數(shù)據(jù)庫中添加一個(gè)消息表，消息表和課程發(fā)布表在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫。

2、點(diǎn)擊課程發(fā)布通過本地事務(wù)向課程發(fā)布表寫入課程發(fā)布信息，同時(shí)向消息表寫課程發(fā)布的消息。兩條記錄保證同時(shí)存在或同時(shí)不存在。

3、啟動(dòng)任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)定時(shí)調(diào)度內(nèi)容管理服務(wù)去定時(shí)掃描消息表的記錄。

4、當(dāng)掃描到課程發(fā)布的消息時(shí)即開始完成向redis、elasticsearch、MinIO同步數(shù)據(jù)的操作。

5、同步數(shù)據(jù)的任務(wù)完成后刪除消息表記錄。

時(shí)序圖如下：

下圖是課程發(fā)布操作的流程：

1、執(zhí)行發(fā)布操作，內(nèi)容管理服務(wù)存儲(chǔ)課程發(fā)布表的同時(shí)向消息表添加一條“課程發(fā)布任務(wù)”。這里使用本地事務(wù)保證課程發(fā)布信息保存成功，同時(shí)消息表也保存成功。

2、任務(wù)調(diào)度服務(wù)定時(shí)調(diào)度內(nèi)容管理服務(wù)掃描消息表，由于課程發(fā)布操作后向消息表插入一條課程發(fā)布任務(wù)，此時(shí)掃描到一條任務(wù)。

3、拿到任務(wù)開始執(zhí)行任務(wù)，分別向redis、elasticsearch及文件系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

4、任務(wù)完成后刪除消息表記錄。

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當(dāng)前名稱：分布式事務(wù)問題-創(chuàng)新互聯(lián)
轉(zhuǎn)載來源：http://weahome.cn/article/dcdsis.html