作者 | 朱晉君
來(lái)源 | 阿里巴巴云原生公眾號(hào)

XA 協(xié)議是由 X/Open 組織提出的分布式事務(wù)處理規(guī)范，主要定義了事務(wù)管理器 TM 和局部資源管理器 RM 之間的接口。目前主流的數(shù)據(jù)庫(kù)，比如 oracle、DB2 都是支持 XA 協(xié)議的。

mysql 從 5.0 版本開(kāi)始，innoDB 存儲(chǔ)引擎已經(jīng)支持 XA 協(xié)議，今天的源碼介紹實(shí)驗(yàn)環(huán)境使用的是 mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)。

兩階段提交

分布式事務(wù)的兩階段提交是把整個(gè)事務(wù)提交分為 prepare 和 commit 兩個(gè)階段。以電商系統(tǒng)為例，分布式系統(tǒng)中有訂單、賬戶和庫(kù)存三個(gè)服務(wù)，如下圖：

第一階段，事務(wù)協(xié)調(diào)者向事務(wù)參與者發(fā)送 prepare 請(qǐng)求，事務(wù)參與者收到請(qǐng)求后，如果可以提交事務(wù)，回復(fù) yes，否則回復(fù) no。

第二階段，如果所有事務(wù)參與者都回復(fù)了 yes，事務(wù)協(xié)調(diào)者向所有事務(wù)參與者發(fā)送 commit 請(qǐng)求，否則發(fā)送 rollback 請(qǐng)求。

兩階段提交存在三個(gè)問(wèn)題：

• 同步阻塞，本地事務(wù)在 prepare 階段鎖定資源，如果有其他事務(wù)也要修改 xiaoming 這個(gè)賬戶，就必須等待前面的事務(wù)完成。這樣就造成了系統(tǒng)性能下降。
• 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)單點(diǎn)故障，如果第一個(gè)階段 prepare?成功了，但是第二個(gè)階段協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)發(fā)出 commit 指令之前宕機(jī)了，所有服務(wù)的數(shù)據(jù)資源處于鎖定狀態(tài)，事務(wù)將無(wú)限期地等待。
• 數(shù)據(jù)不一致，如果第一階段 prepare 成功了，但是第二階段協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)向某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送 commit 命令時(shí)失敗，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

三階段提交

為了解決兩階段提交的問(wèn)題，三階段提交做了改進(jìn)：

• 在協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和事務(wù)參與者都引入了超時(shí)機(jī)制。
• 第一階段的 prepare 階段分成了兩步，canCommi 和 preCommit。

如下圖：

引入 preCommit 階段后，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)會(huì)在 commit 之前再次檢查各個(gè)事務(wù)參與者的狀態(tài)，保證它們的狀態(tài)是一致的。但是也存在問(wèn)題，那就是如果第三階段發(fā)出 rollback 請(qǐng)求，有的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到，那沒(méi)有收到的節(jié)點(diǎn)會(huì)在超時(shí)之后進(jìn)行提交，造成數(shù)據(jù)不一致。

XA 事務(wù)語(yǔ)法介紹

xa 事務(wù)的語(yǔ)法如下：

三階段的第一階段：開(kāi)啟 xa 事務(wù)，這里 xid 為全局事務(wù) id：

XA {START|BEGIN} xid [JOIN|RESUME]

結(jié)束 xa 事務(wù)：

XA END xid [SUSPEND [FOR MIGRATE]]

三階段的第二階段，即 prepare：

XA PREPARE xid

三階段的第三階段，即 commit/rollback：

XA COMMIT xid [ONE PHASE] XA ROLLBACK xid

查看處于 PREPARE 階段的所有事務(wù)：

XA RECOVER XA RECOVER [CONVERT XID]

seata?XA 簡(jiǎn)介

seata 是阿里推出的一款開(kāi)源分布式事務(wù)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(wù)中數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì) XA 協(xié)議的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們看一下 seata 官網(wǎng)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：

TM 開(kāi)啟全局事務(wù)

RM 向 TC?注冊(cè)分支事務(wù)

RM 向 TC 報(bào)告分支事務(wù)狀態(tài)

TC?向 RM 發(fā)送 commit/rollback 請(qǐng)求

TM 結(jié)束全局事務(wù)

這里介紹一下 RM 客戶端初始化關(guān)聯(lián)的 UML 類圖：[2]

這個(gè)圖中有一個(gè)類是 AbstractNettyRemotingClient，這個(gè)類的內(nèi)部類 ClientHandler 來(lái)處理 TC 發(fā)來(lái)的請(qǐng)求并委托給父類 AbstractNettyRemoting 的 processMessage 方法來(lái)處理。processMessage 方法調(diào)用 RmBranchCommitProcessor 類的 process 方法。

需要注意的是，「seata 的 xa 模式對(duì)傳統(tǒng)的三階段提交做了優(yōu)化，改成了兩階段提交」:

• 第一階段首執(zhí)行 XA 開(kāi)啟、執(zhí)行 sql、XA 結(jié)束三個(gè)步驟，之后直接執(zhí)行 XA prepare。
• 第二階段執(zhí)行 XA commit/rollback。

mysql 目前是支持 seata xa 模式的兩階段優(yōu)化的。

「但是這個(gè)優(yōu)化對(duì) oracle 不支持，因?yàn)?oracle 實(shí)現(xiàn)的是標(biāo)準(zhǔn)的 xa 協(xié)議，即 xa end 后，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)向事務(wù)參與者統(tǒng)一發(fā)送 prepare，最后再發(fā)送 commit/rollback。這也導(dǎo)致了 seata 的 xa 模式對(duì) oracle 支持不太好。」

seata XA 源碼

seata 中的 XA 模式是使用數(shù)據(jù)源代理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，需要手動(dòng)配置數(shù)據(jù)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); }

• 也可以根據(jù)普通 DataSource 來(lái)創(chuàng)建 XAConnection，但是這種方式有兼容性問(wèn)題（比如 oracle），所以 seata 使用了開(kāi)發(fā)者自己配置 XADataSource。
• seata 提供的 XA 數(shù)據(jù)源代理，要求代碼框架中必須使用 druid 連接池。

1. XA 第一階段

當(dāng) RM 收到 DML 請(qǐng)求后，seata 會(huì)使用 ExecuteTemplateXA來(lái)執(zhí)行，執(zhí)行方法 execute 中有一個(gè)地方很關(guān)鍵，就是把 autocommit 屬性改為了 false，而 mysql 默認(rèn) autocommit 是 true。事務(wù)提交之后，還要把 autocommit 改回默認(rèn)。

下面我們看一下 XA 第一階段提交的主要代碼。

1）開(kāi)啟 XA

上面代碼標(biāo)注[1]處，調(diào)用了 ConnectionProxyXA 類的 setAutoCommit 方法，這個(gè)方法的源代碼中，XA start 主要做了三件事：

• 向 TC 注冊(cè)分支事務(wù)
• 調(diào)用數(shù)據(jù)源的 XA Start

xaResource.start(this.xaBranchXid, XAResource.TMNOFLAGS);

• 把 xaActive 設(shè)置為 true

RM 并沒(méi)有直接使用 TC 返回的 branchId 作為 xa 數(shù)據(jù)源的 branchId，而是使用全局事務(wù) id(xid) 和 branchId 重新構(gòu)建了一個(gè)。

2）執(zhí)行 sql

調(diào)用 PreparedStatementProxyXA 的 execute 執(zhí)行 sql。

3）XA end/prepare

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

從這個(gè)源碼我們看到，commit 主要做了三件事：

• 調(diào)用數(shù)據(jù)源的 XA end
• 調(diào)用數(shù)據(jù)源的 XA prepare
• 向 TC 報(bào)告分支事務(wù)狀態(tài)

到這里我們就可以看到，seata 把 xa 協(xié)議的前兩個(gè)階段合成了一個(gè)階段。

2. XA commit

這里的調(diào)用關(guān)系用一個(gè)時(shí)序圖來(lái)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(diào)用關(guān)系時(shí)序圖可以看出，上面的 handleBranchCommit 方法最終調(diào)用了 AbstractRMHandler 的 handle 方法，最后通過(guò) branchCommit 方法調(diào)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(gè)類圖，也就是 seata 中資源管理器（RM）的 UML 類圖：

上面的 finishBranch 方法調(diào)用了 connectionProxyXA.xaCommit 方法，我們最后看一下 xaCommit 方法：

public void xaCommit(String xid, long branchId, String applicationData) throws XAException {XAXid xaXid = XAXidBuilder.build(xid, branchId);//因?yàn)槭褂胢ysql，這里xaResource是MysqlXAConnectionxaResource.commit(xaXid, false);releaseIfNecessary(); }

上面調(diào)用了數(shù)據(jù)源的 commit 方法，提交了 RM 分支事務(wù)。

到這里，整個(gè) RM 分支事務(wù)就結(jié)束了。Rollback 的代碼邏輯跟 commit 類似。

最后要說(shuō)明的是，上面的 xaResource，是 mysql-connector-java.jar 包中的 MysqlXAConnection 類實(shí)例，它封裝了 mysql 提供的 XA 協(xié)議接口。

總結(jié)

seata 中 XA 模式的實(shí)現(xiàn)是使用數(shù)據(jù)源代理完成的，底層使用了數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì) XA 協(xié)議的原生支持。

mysql 的 java 驅(qū)動(dòng)庫(kù)中，MysqlXAConnection 類封裝類 XA 協(xié)議的底層接口供外部調(diào)用。

跟 TCC 和 SAGA 模式需要在業(yè)務(wù)代碼中實(shí)現(xiàn) prepare/commit/rollback 邏輯相比，XA 模式對(duì)業(yè)務(wù)代碼無(wú)侵入。

Reference

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

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的6 张图带你彻底搞懂分布式事务 XA 模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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