微服务——分布式事务

1 什么是分布式事务

分布式事务，简单来说就是，一个大的操作由多个小操作共同完成，这些小操作分布在不同的网络主机，要么全部成功执行，要么全部不执行。业务分布在不同的数据库实例上，此时无法用数据库原生事务来保证数据一致性。

2 事务有ACID四个特征

• 原子性（Atomicity）：事务要么全部做，要么全部不做。
• 一致性（Consistency）：事务在执行之前和执行之后，数据库都必须处于一致性状态。
• 隔离性（Isolation）：事务之间不能相互干扰。
• 持久性（Durability）：一旦事务完成，对于数据的变更是永久的。

3 SQL标准定义了4类隔离级别

1. 未提交读(Read Uncommitted)：允许脏读，也就是可能读取到其他会话中未提交事务修改的数据；
2. 提交读(Read Committed)：只能读取到已经提交的数据。Oracle等多数数据库默认都是该级别 (不重复读)；
3. 可重复读(Repeated Read)：在同一个事务内的查询都是事务开始时刻一致的，InnoDB默认级别；
4. 串行读(Serializable)：完全串行化的读，每次读都需要获得表级共享锁，读写相互都会阻塞。

4 基础理论

CAP原则：

• 一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容错性（Partition tolerance）的缩写。
• CAP 原则是这三个要素最多只能同时实现两点，不可能三者兼顾。

BASE理论：

• 基本可用 (Basically Available)，软状态（Soft State），最终一致性（Eventually Consistent）的缩写。
• BASE理论是对CAP中的一致性和可用性进行一个权衡的结果，核心思想是：无法做到强一致，但每个应用都可以根据自身的业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性。满足BASE理论的事务，称之为柔性事务。

5 分布式事务实现方案

5.1 XA

成熟的关系数据库都会支持XA事务，使用二阶段提交保证事务一致性。JTA(Java Transaction API)  是Java实现XA事务的一个规范。使用JTA容器实现事务，可以跨越多数据源的事务。

优点：强一致性，同步执行，算法简单易实现，可用于微服务。

缺点：二次提交，事务时间长，性能比较低，存在单点故障数据不一致问题。

5.2 TCC

TCC：是Try、Confirm 和 Cancel三个单词首字母缩写，补偿事务，是一种在业务端实施业务逆向操作事务。

优点：吞吐量高。

缺点：增加了代码复杂性。

5.3 事务消息

通过消息方式异步执行事务，再通过业务规则进行失败重试，实现最终一致性。

优点：异步执行，无同步阻塞和单点故障问题，性能高，吞吐量高。

缺点：算法复杂度高。

5.4 SAGA

Saga的原理，是将一个长的分布式事务，拆分成独立的小的事务，通过异步的事务补偿机制，达到最终一致性。

优点：集中分布式事务的编排，避免服务之间的循环依赖关系。

缺点：相比TCC缺少预提交动作，导致补偿动作的实现比较麻烦，事务较适用于补偿动作容易处理的场景。

处理分布式事务的原则：业务规避 > 最终一致 > 强一致。