6 張圖帶你徹底搞懂分佈式事務 XA 模式

作者 | 朱晉君

XA 協議是由 X/Open 組織提出的分佈式事務處理規範，主要定義了事務管理器 TM 和局部資源管理器 RM 之間的接口。目前主流的數據庫，比如 oracle、DB2 都是支持 XA 協議的。

mysql 從 5.0 版本開始，innoDB 存儲引擎已經支持 XA 協議，今天的源碼介紹實驗環境使用的是 mysql 數據庫。

兩階段提交

分佈式事務的兩階段提交是把整個事務提交分爲 prepare 和 commit 兩個階段。以電商系統爲例，分佈式系統中有訂單、賬戶和庫存三個服務，如下圖：

第一階段，事務協調者向事務參與者發送 prepare 請求，事務參與者收到請求後，如果可以提交事務，回覆 yes，否則回覆 no。

第二階段，如果所有事務參與者都回復了 yes，事務協調者向所有事務參與者發送 commit 請求，否則發送 rollback 請求。

兩階段提交存在三個問題：

三階段提交

爲了解決兩階段提交的問題，三階段提交做了改進：

如下圖：

引入 preCommit 階段後，協調節點會在 commit 之前再次檢查各個事務參與者的狀態，保證它們的狀態是一致的。但是也存在問題，那就是如果第三階段發出 rollback 請求，有的節點沒有收到，那沒有收到的節點會在超時之後進行提交，造成數據不一致。

XA 事務語法介紹

xa 事務的語法如下：

  1. 三階段的第一階段：開啓 xa 事務，這裏 xid 爲全局事務 id：

結束 xa 事務：

XA END xid [SUSPEND [FOR MIGRATE]]
  1. 三階段的第二階段，即 prepare：
XA PREPARE xid
  1. 三階段的第三階段，即 commit/rollback：
XA COMMIT xid [ONE PHASE]
XA ROLLBACK xid
  1. 查看處於 PREPARE 階段的所有事務：
XA RECOVER XA RECOVER [CONVERT XID]

seata XA 簡介

seata 是阿里推出的一款開源分佈式事務解決方案，目前有 AT、TCC、SAGA、XA 四種模式。

seata 的 XA 模式是利用分支事務中數據庫對 XA 協議的支持來實現的。我們看一下 seata 官網的介紹：[1]

從上面的圖可以看到，seata XA 模式的流程跟其他模式一樣：

  1. TM 開啓全局事務

  2. RM 向 TC 註冊分支事務

  3. RM 向 TC 報告分支事務狀態

  4. TC 向 RM 發送 commit/rollback 請求

  5. TM 結束全局事務

這裏介紹一下 RM 客戶端初始化關聯的 UML 類圖：[2]

這個圖中有一個類是 AbstractNettyRemotingClient，這個類的內部類 ClientHandler 來處理 TC 發來的請求並委託給父類 AbstractNettyRemoting 的 processMessage 方法來處理。processMessage 方法調用 RmBranchCommitProcessor 類的 process 方法。

需要注意的是，「seata 的 xa 模式對傳統的三階段提交做了優化，改成了兩階段提交」:

mysql 目前是支持 seata xa 模式的兩階段優化的。

「但是這個優化對 oracle 不支持，因爲 oracle 實現的是標準的 xa 協議，即 xa end 後，協調節點向事務參與者統一發送 prepare，最後再發送 commit/rollback。這也導致了 seata 的 xa 模式對 oracle 支持不太好。」

seata XA 源碼

seata 中的 XA 模式是使用數據源代理來實現的，需要手動配置數據源代理，代碼如下：

@Bean
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.datasource")
public DruidDataSource druidDataSource() {
    return new DruidDataSource();
}
@Bean("dataSourceProxy")
public DataSource dataSource(DruidDataSource druidDataSource) {
    return new DataSourceProxyXA(druidDataSource);
}

1. XA 第一階段

當 RM 收到 DML 請求後，seata 會使用 ExecuteTemplateXA 來執行，執行方法 execute 中有一個地方很關鍵，就是把 autocommit 屬性改爲了 false，而 mysql 默認 autocommit 是 true。事務提交之後，還要把 autocommit 改回默認。

下面我們看一下 XA 第一階段提交的主要代碼。

1）開啓 XA

上面代碼標註 [1] 處，調用了 ConnectionProxyXA 類的 setAutoCommit 方法，這個方法的源代碼中，XA start 主要做了三件事：

RM 並沒有直接使用 TC 返回的 branchId 作爲 xa 數據源的 branchId，而是使用全局事務 id(xid) 和 branchId 重新構建了一個。

2）執行 sql

調用 PreparedStatementProxyXA 的 execute 執行 sql。

3）XA end/prepare

調用 connectionProxyXA 的 commit 方法，代碼如下：

public void commit() throws SQLException {
    //省略部分源代碼
    try {
        // XA End: Success
        xaResource.end(xaBranchXid, XAResource.TMSUCCESS);
        // XA Prepare
        xaResource.prepare(xaBranchXid);
        // Keep the Connection if necessary
        keepIfNecessary();
    } catch (XAException xe) {
        try {
            // Branch Report to TC: Failed
            DefaultResourceManager.get().branchReport(BranchType.XA, xid, xaBranchXid.getBranchId(),
                BranchStatus.PhaseOne_Failed, null);
        } catch (TransactionException te) {
            //這兒只打印了一個warn級別的日誌
        }
        throw new SQLException(
            "Failed to end(TMSUCCESS)/prepare xa branch on " + xid + "-" + xaBranchXid.getBranchId() + " since " + xe
                .getMessage(), xe);
    } finally {
        cleanXABranchContext();
    }
}

從這個源碼我們看到，commit 主要做了三件事：

到這裏我們就可以看到，seata 把 xa 協議的前兩個階段合成了一個階段。

2. XA commit

這裏的調用關係用一個時序圖來表示：

看一下 RmBranchCommitProcessor 類的 process 方法，代碼如下：

@Override
public void process(ChannelHandlerContext ctx, RpcMessage rpcMessage) throws Exception {
    String remoteAddress = NetUtil.toStringAddress(ctx.channel().remoteAddress());
    Object msg = rpcMessage.getBody();
    if (LOGGER.isInfoEnabled()) {
        LOGGER.info("rm client handle branch commit process:" + msg);
    }
    handleBranchCommit(rpcMessage, remoteAddress, (BranchCommitRequest) msg);
}

從調用關係時序圖可以看出，上面的 handleBranchCommit 方法最終調用了 AbstractRMHandler 的 handle 方法，最後通過 branchCommit 方法調用了 ResourceManagerXA 類的 finishBranch 方法。

ResourceManagerXA 類是 XA 模式的資源管理器，看下面這個類圖，也就是 seata 中資源管理器（RM）的 UML 類圖：

上面的 finishBranch 方法調用了 connectionProxyXA.xaCommit 方法，我們最後看一下 xaCommit 方法：

public void xaCommit(String xid, long branchId, String applicationData) throws XAException {
    XAXid xaXid = XAXidBuilder.build(xid, branchId);
 //因爲使用mysql，這裏xaResource是MysqlXAConnection
    xaResource.commit(xaXid, false);
    releaseIfNecessary();
}

上面調用了數據源的 commit 方法，提交了 RM 分支事務。

到這裏，整個 RM 分支事務就結束了。Rollback 的代碼邏輯跟 commit 類似。

最後要說明的是，上面的 xaResource，是 mysql-connector-java.jar 包中的 MysqlXAConnection 類實例，它封裝了 mysql 提供的 XA 協議接口。

總結

seata 中 XA 模式的實現是使用數據源代理完成的，底層使用了數據庫對 XA 協議的原生支持。

mysql 的 java 驅動庫中，MysqlXAConnection 類封裝類 XA 協議的底層接口供外部調用。

跟 TCC 和 SAGA 模式需要在業務代碼中實現 prepare/commit/rollback 邏輯相比，XA 模式對業務代碼無侵入。

Reference

[1]：http://seata.io/zh-cn/docs/overview/what-is-seata.html

[2]：https://github.com/seata/seata

本文由 Readfog 進行 AMP 轉碼，版權歸原作者所有。
來源：https://mp.weixin.qq.com/s/AEuPYwfk4fKkNcaPEaZbww

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