Seata是什么？一文了解其实现原理

Seata是什么及其实现原理

Seata是一个由阿里开源的分布式事务处理框架，前身为Fescar，经过品牌升级后更名为Seata。它专注于为分布式系统提供高效、简洁的分布式事务解决方案，使业务开发者能够专注于核心业务开发，而无需过多关注分布式事务的复杂性。

一、分布式事务背景

随着业务的发展，单体系统逐渐无法满足业务需求，分布式架构逐渐成为大型互联网平台的首选。然而，分布式架构带来了新的问题，即本地事务方案已经无法满足分布式环境下的事务需求。因此，分布式事务相关规范和框架应运而生，Seata就是其中之一。

二、分布式事务相关概念

• 事务：一个程序执行单元，是用户定义的一组操作序列，需要满足ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）属性。
• 本地事务：事务由本地资源管理器（如DBMS）管理。
• 分布式事务：事务的操作位于不同的节点上，需要协调多个节点的资源管理器来完成。
• 分支事务：在分布式事务中，由资源管理器管理的本地事务。
• 全局事务：一次性操作多个资源管理器完成的事务，由一组分支事务组成。

三、分布式事务实现规范

对于分布式事务，目前主要有两种思路：XA协议的强一致规范以及柔性事务的最终一致性规范。

• XA协议：基于二阶段提交协议设计的接口标准，实现了XA规范的资源管理器可以参与XA全局事务。应用承担事务管理器（TM）工作，数据库承担资源管理器（RM）工作，TM生成全局事务ID，控制RM的提交和回滚。
• 柔性事务的最终一致性：主要有TCC、MQ事务消息、本地消息表等实现方式。这些方式通过不同的机制来保证分布式事务的最终一致性。

四、Seata架构

Seata有三个核心组件：

• Transaction Coordinator（TC，事务协调器）：维护全局事务和分支事务的状态，驱动全局事务提交或回滚。
• Transaction Manager（TM，事务管理器）：定义全局事务的范围，开始事务、提交事务、回滚事务。
• Resource Manager（RM，资源管理器）：管理分支事务上的资源，向TC注册分支事务，汇报分支事务状态，驱动分支事务的提交或回滚。

Seata支持四种工作模式：

• AT（Auto Transaction）模式：Seata默认的工作模式，需要基于支持本地ACID事务的关系型数据库，通过JDBC访问数据库。AT模式通过一阶段业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交，二阶段提交异步化，回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿。
• TCC模式：分为prepare/commit/cancel三个阶段，需要手动编码回滚逻辑，业务侵入性较大。
• Saga模式：长事务解决方案，将长事务分解成一系列子事务，每个子事务都有对应的补偿动作。Saga模式一阶段提交本地事务，无锁，高性能，但不保证隔离性。
• XA模式：基于二阶段提交设计的接口标准，需要分支数据库支持XA事务。XA模式继承了XA协议的优势，事务具有强一致性，但并发度低。

五、AT模式核心实现

AT模式是Seata默认且最常用的模式，其核心实现包括以下几个部分：

• 事务协调器的启动：TC以独立的服务启动，作为Server，维护全局事务和分支事务的状态。
• 事务管理器的启动：TM集成在应用中启动，负责定义全局事务的范围。
• 资源管理器的启动：RM集成在应用中启动，负责管理分支事务上的资源。RM通过配置DataSourceProxy实现对数据源访问的代理，包括SQL解析、生成undo-log、业务SQL和undo-log一并本地提交等操作。

全局事务的工作流程以一个简单的购买服务和库存管理服务为例：

• 购买服务通过GlobalTransactional注解发起全局事务，调用库存服务的deduct方法。
• 在一阶段，业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交，释放本地锁和连接资源。
• 在二阶段，根据全局事务的结果决定是提交还是回滚分支事务。如果全局事务提交，则异步完成分支事务的提交；如果全局事务回滚，则通过一阶段的回滚日志进行反向补偿。

六、写隔离和读隔离实现

• 写隔离：全局事务未提交时，通过全局锁来避免其他事务修改已锁定的资源。
• 读隔离：在数据库本地隔离级别为读已提交或以上的基础上，Seata提供了读未提交和读已提交两种选项。读未提交允许在全局事务提交前读取分支事务已提交的数据；读已提交则需要在select语句上加for update来实现。

七、总结

Seata是Java领域很强大的分布式事务框架，它支持多种模式，其中AT模式对业务零入侵实现分布式事务，对开发者更加友好。Seata通过事务协调器、事务管理器和资源管理器三个核心组件的协作，以及四种工作模式的支持，为分布式系统提供了高效、简洁的分布式事务解决方案。同时，Seata还提供了写隔离和读隔离的实现机制，保证了分布式事务的一致性和隔离性。