首页手记 Seata原理学习：初学者入门教程

Seata原理学习：初学者入门教程

标签：

Java 架构中间件

概述

Seata是一个开源的分布式事务解决方案，旨在提供简单、高性能且基于微服务架构下的分布式事务支持。本文将详细介绍Seata的工作原理，包括AT、TCC、SAGA和XA模式，并探讨其核心组件如事务管理器TM、资源管理器RM和代理的工作流程。Seata原理学习将帮助开发者更好地理解和应用Seata来解决分布式事务带来的复杂性问题。

Seata简介

什么是Seata

Seata是一个开源的分布式事务解决方案，旨在提供简单、高性能且基于微服务架构下的分布式事务支持。Seata致力于实现一个微服务架构下的高性能且易于使用的分布式事务解决方案，它支持多种开源框架和数据库，能够帮助开发者解决分布式事务带来的复杂性问题。

Seata的核心组件包括事务管理器（Transaction Manager，TM）、资源管理器（Resource Manager，RM）和代理（Proxy）三个部分。TM负责发起和提交全局事务，RM负责注册事务并跟踪本地资源的状态，代理则提供了分布式事务的透明化支持。Seata支持多种模式，包括但不限于AT、TCC、SAGA和XA模式。

Seata的作用和应用场景

Seata的主要作用在于提供一个统一的分布式事务处理框架，使得微服务架构下的分布式系统能够更可靠地处理事务。具体应用广泛于以下场景：

微服务架构：在微服务架构中，不同的服务之间往往需要协同完成复杂的业务逻辑。Seata能够保证这些服务之间的事务一致性。
多数据库场景：当一个业务逻辑涉及到多个数据库的操作时，Seata可以确保这些数据库操作的原子性，即要么全部成功，要么全部失败。
服务拆分：在服务拆分过程中，由于业务逻辑的复杂性，往往需要进行跨服务的事务处理。Seata能够确保不同服务之间的事务一致性。
数据一致性：对于需要数据一致性的场景，Seata可以确保在分布式环境中数据的一致性。

Seata的核心概念

Seata的核心概念包括以下几个部分：

全局事务（Global Transaction）：全局事务是指跨越多个服务的事务，Seata负责管理这些事务的生命周期，包含事务的开始、提交、回滚等操作。
局部事务（Local Transaction）：局部事务是指一个服务内的事务操作，由RM负责管理。
事务管理器（Transaction Manager，TM）：TM负责发起和提交全局事务。TM会通知RM开始一个事务，并且在全局事务提交或回滚时通知RM执行相应的操作。
资源管理器（Resource Manager，RM）：RM负责注册本地资源，并跟踪资源状态，包括SQL执行结果的提交和回滚。
代理（Proxy）：代理位于客户端和数据源之间，用于拦截SQL并进行必要的转换，确保分布式事务的透明性。

Seata架构解析

Seata的整体架构图

Seata的整体架构主要包括以下几个主要组件：

Transaction Service：提供全局事务的服务，包括事务的开始、提交、回滚等操作。
ResourceManager：负责注册本地事务，并跟踪事务的状态。
LockManager：负责分布式锁的管理，保证事务的一致性。
Client Proxy：位于客户端和数据源之间，拦截SQL并进行必要的转换。
Storage：存储事务相关的元数据，支持事务的持久化。

模块划分和各模块功能

Transaction Service（TransactionService）：
- 负责全局事务的启动、提交和回滚。
- 协调各个资源管理器之间的事务一致性。
- 提供事务相关的API接口，供客户端调用。
- 通常部署为一个独立的服务，提供HTTP REST接口供客户端调用。
ResourceManager（RM）：
- 负责注册本地资源。
- 跟踪本地资源的状态。
- 提供本地资源的提交和回滚操作。
- 处理来自Transaction Service的事务指令。
- 实现与Transaction Service的通信。
LockManager：
- 管理分布式锁，确保数据的强一致性。
- 保证多个事务在执行过程中不会发生冲突。
- 实现锁的申请、释放、超时等操作。
Client Proxy：
- 拦截客户端的SQL请求。
- 将SQL请求转换为符合Seata规范的格式。
- 提供对SQL执行结果的拦截和处理。
Storage：
- 存储事务相关的元数据。
- 支持事务的持久化。
- 实现与Transaction Service的通信。

AT模式、TCC模式、SAGA模式简介

AT模式（Automatic Transaction）：
- AT模式的核心思想是自动化的事务处理，无需开发者手动编写补偿逻辑。
- Seata会自动处理SQL的拦截、解析、执行和回滚。
- AT模式非常适合传统的应用，能够实现无缝升级到微服务架构。
TCC模式（Try-Confirm-Cancel）：
- TCC模式将事务分为Try、Confirm和Cancel三个阶段。
- Try阶段尝试执行业务逻辑，并生成资源锁。
- Confirm阶段提交业务逻辑，保证事务的一致性。
- Cancel阶段取消未提交的事务，保证事务的幂等性。
- TCC模式适合业务逻辑较为复杂、需要严格保证事务的一致性的场景。
SAGA模式（Saga）：
- SAGA模式通过补偿事务实现分布式事务的最终一致性。
- 每个业务操作都有对应的补偿操作。
- 在服务调用链中，每个服务都会记录一个补偿操作。
- SAGA模式适合于复杂的服务调用链，能够实现分布式事务的松耦合。

Seata安装与配置

Seata环境搭建

Seata的环境搭建主要包括以下几个步骤：

下载Seata：
通过GitHub下载Seata的最新版本。使用以下命令下载：
```
git clone https://github.com/seata/seata.git
cd seata
```
构建Seata：
使用Maven构建Seata，运行命令：
```
mvn clean install -DskipTests
```

配置Seata：
在下载的Seata根目录中找到config目录，编辑file.conf文件。配置示例如下：

server{
   namespace="default"
   enable=false
   port=8091
   ip=127.0.0.1
   registry{
       file{
           name=application
           directory=nacos
           file=conf/seata-config.txt
           content=server{
               namespace="default"
               enable=false
               port=8091
               ip=127.0.0.1
               registry{
                   file{
                       name=application
                       directory=nacos
                       file=conf/seata-config.txt
                       content=server{
                           namespace="default"
                           enable=false
                           port=8091
                           ip=127.0.0.1
                       }
                   }
               }
           }
       }
   }
}

启动Seata Server：
启动Seata Server时，运行命令：
```
./bin/seata-server.sh -m file
```

Seata配置详解

Seata的配置项主要包括以下几个部分：

Server配置：
- namespace：命名空间，用于区分不同的Seata环境。
- enable：是否启动Seata Server，默认为false。
- port：监听端口，默认为8091。
- ip：监听IP，默认为127.0.0.1。
Registry配置：
- file：使用文件注册中心。
- name：应用名称，用于区分不同的应用。
- directory：注册目录，可以是nacos或redis等。
- file：配置文件路径。
- content：配置内容。
Transport配置：
- type：传输类型，可以是TCP或UDP等。
- serializer：序列化方式，可以是json、hessian等。
- heartbeat：心跳间隔，用于保持连接。

快速上手示例

本示例演示如何使用Seata进行简单的分布式事务处理。假设我们有两个服务：order-service和inventory-service，分别负责订单和库存的管理。

添加Seata依赖：
在每个服务的pom.xml文件中添加Seata的依赖：

<dependency>
   <groupId>io.seata</groupId>
   <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
   <version>1.5.2</version>
</dependency>

配置Seata：
在每个服务的application.yml文件中配置Seata：

seata:
 enabled: true
 service:
   vgroup-mapping:
     default:
       load-balance: leastconn
   store:
     mode: file
     file:
       dir: ./logs
       name: mode-file
   registry:
     type: nacos
     nacos:
       server-lists: 127.0.0.1:8848
       application: seata-server
       group: SEATA_GROUP
       namespace: default

编写业务代码：
在order-service中实现下单逻辑，并在inventory-service中实现扣减库存逻辑。

@Service
public class OrderService {
   @Autowired
   private StockService stockService;

   @GlobalTransactional
   public void placeOrder(Order order) {
       // 业务逻辑
       stockService.reduceStock(order.getProductId(), order.getCount());
       // 更新订单状态
       updateOrderStatus(order.getId(), "Placed");
   }

   private void updateOrderStatus(Long orderId, String status) {
       // 更新订单状态的逻辑
   }
}

@Service
public class StockService {
   @Autowired
   private StockRepository stockRepository;

   @Transactional
   public void reduceStock(Long productId, Integer count) {
       Stock stock = stockRepository.findByProductId(productId);
       if (stock.getCount() >= count) {
           stock.setCount(stock.getCount() - count);
           stockRepository.save(stock);
       } else {
           throw new InsufficientStockException("库存不足");
       }
   }
}

Seata工作原理详解

分布式事务模型

Seata支持多种分布式事务模型，包括AT、TCC、SAGA和XA模式。这些模型的主要区别在于事务的协调方式和执行流程。

AT模式（Automatic Transaction）：
- AT模式的核心思想是自动化的事务处理。
- Seata会自动处理SQL的拦截、解析、执行和回滚。
- AT模式适合传统应用，能够实现无缝升级到微服务架构。
TCC模式（Try-Confirm-Cancel）：
- TCC模式将事务分为Try、Confirm和Cancel三个阶段。
- Try阶段尝试执行业务逻辑，并生成资源锁。
- Confirm阶段提交业务逻辑，保证事务的一致性。
- Cancel阶段取消未提交的事务，保证事务的幂等性。
- TCC模式适合业务逻辑较为复杂、需要严格保证事务的一致性的场景。
SAGA模式（Saga）：
- SAGA模式通过补偿事务实现分布式事务的最终一致性。
- 每个业务操作都有对应的补偿操作。
- 在服务调用链中，每个服务都会记录一个补偿操作。
- SAGA模式适合于复杂的服务调用链，能够实现分布式事务的松耦合。
XA模式（XA）：
- XA模式是一种两阶段提交协议。
- 通过事务管理器和资源管理器之间的协调，实现全局事务的提交和回滚。
- XA模式适合于数据库支持XA协议的场景。

事务管理器(TM)的工作流程

事务管理器（TM）是Seata的核心组件之一，负责发起和提交全局事务。TM的工作流程如下：

发起全局事务：TM接收客户端发起的全局事务请求，并生成一个全局事务ID。
注册本地事务：TM将全局事务ID分发给各个资源管理器（RM），RM负责注册本地事务。
事务执行：RM执行本地事务，并记录事务状态。
提交事务：TM收到客户端的提交请求后，通知所有RM提交事务。
释放资源：TM通知RM释放资源，完成事务的提交。
回滚事务：如果TM接收到回滚请求，通知RM回滚事务，释放资源。

资源管理器(RM)的工作流程

资源管理器（RM）是Seata的另一个核心组件，负责注册本地资源，并跟踪资源状态。RM的工作流程如下：

注册本地资源：RM注册本地资源到TM，并跟踪资源状态。
事务执行：RM拦截SQL请求，解析并执行SQL。
事务提交：RM收到TM的提交请求后，提交本地事务。
事务回滚：RM收到TM的回滚请求后，回滚本地事务。

事务日志库(TM和RM之间的通信)

事务日志库是Seata实现分布式事务的关键机制之一，用于TM和RM之间的通信。事务日志库的主要功能包括：

事务状态记录：记录事务的状态变化，包括开始、提交、回滚等操作。
事务状态同步：同步事务状态的变化，确保TM和RM之间的事务状态一致。
事务日志存储：持久化事务日志，确保事务的可靠性。

Seata实战案例

实战环境搭建

本示例演示如何在实际环境中使用Seata进行分布式事务处理。环境搭建步骤如下：

创建项目：
使用Spring Boot创建两个服务，order-service和inventory-service。

添加依赖：
在每个服务的pom.xml文件中添加Seata的依赖：

<dependency>
   <groupId>io.seata</groupId>
   <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
   <version>1.5.2</version>
</dependency>

配置Seata：
在每个服务的application.yml文件中配置Seata：

seata:
 enabled: true
 service:
   vgroup-mapping:
     default:
       load-balance: leastconn
   store:
     mode: file
     file:
       dir: ./logs
       name: mode-file
   registry:
     type: nacos
     nacos:
       server-lists: 127.0.0.1:8848
       application: seata-server
       group: SEATA_GROUP
       namespace: default

启动Seata Server：
启动Seata Server时，运行命令：
```
./bin/seata-server.sh -m file
```

实战需求分析

在实际应用中，我们通常需要处理复杂的业务逻辑，涉及多个服务的协同操作。例如，下单操作需要更新订单状态，并在库存服务中扣减库存。

订单服务（OrderService）：
- 接收客户的下单请求，生成订单。
- 更新订单状态为“已创建”。
- 扣减库存。
库存服务（InventoryService）：
- 接收订单服务的请求，扣减库存。
- 如果库存不足，抛出异常。
- 更新库存状态。

具体实现步骤

创建订单服务：

@Service
public class OrderService {
   @Autowired
   private OrderRepository orderRepository;

   @Autowired
   private StockService stockService;

   @GlobalTransactional
   public void placeOrder(Order order) {
       orderRepository.save(order);
       stockService.reduceStock(order.getProductId(), order.getCount());
   }
}

创建库存服务：

@Service
public class StockService {
   @Autowired
   private StockRepository stockRepository;

   @Transactional
   public void reduceStock(Long productId, Integer count) {
       Stock stock = stockRepository.findByProductId(productId);
       if (stock.getCount() >= count) {
           stock.setCount(stock.getCount() - count);
           stockRepository.save(stock);
       } else {
           throw new InsufficientStockException("库存不足");
       }
   }
}

创建订单和库存实体类：

@Entity
public class Order {
   @Id
   @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
   private Long id;
   private Long productId;
   private Integer count;
   private String status;
   // getter和setter
}

@Entity
public class Stock {
   @Id
   @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
   private Long id;
   private Long productId;
   private Integer count;
   // getter和setter
}

创建订单和库存仓库类：

@Repository
public class OrderRepository extends JpaRepository<Order, Long> {
   // 业务逻辑
}

@Repository
public class StockRepository extends JpaRepository<Stock, Long> {
   @Query("SELECT s FROM Stock s WHERE s.productId = :productId")
   public Stock findByProductId(@Param("productId") Long productId);
}

常见问题及解决方法

事务提交失败：
- 问题描述：当事务提交失败时，Seata会进行回滚操作。
- 解决方法：检查SQL语句是否正确，确认资源管理器是否正常运行。
事务超时：
- 问题描述：当事务长时间未完成时，Seata会超时。
- 解决方法：增加事务的超时时间，或者优化业务逻辑，减少事务的执行时间。
事务回滚失败：
- 问题描述：当事务回滚失败时，Seata会抛出异常。
- 解决方法：检查资源管理器的状态，确保资源管理器能够正确回滚事务。

Seata优化与维护

性能优化技巧

减少事务范围：尽量减少事务涉及的服务数量，减少分布式事务的范围。
优化SQL执行：优化数据库的SQL执行，减少数据库的响应时间。
使用缓存：使用缓存来减少数据库的访问次数。

常见错误排查

事务提交失败：
- 问题描述：当事务提交失败时，Seata会进行回滚操作。
- 解决方法：检查SQL语句是否正确，确认资源管理器是否正常运行。
事务超时：
- 问题描述：当事务长时间未完成时，Seata会超时。
- 解决方法：增加事务的超时时间，或者优化业务逻辑，减少事务的执行时间。
事务回滚失败：
- 问题描述：当事务回滚失败时，Seata会抛出异常。
- 解决方法：检查资源管理器的状态，确保资源管理器能够正确回滚事务。

Seata版本升级注意事项

版本兼容性：升级Seata版本时，需要确认新版本是否与当前的微服务架构兼容。
数据迁移：如果新版本引入了新的数据结构，需要进行数据迁移。
配置更新：升级Seata版本后，可能需要更新配置文件，以适应新版本的功能和参数。

通过以上步骤，你可以更好地理解和使用Seata来解决微服务架构下的分布式事务问题。如果你在使用过程中遇到问题，可以参考Seata的官方文档或社区进行求助。

点击查看更多内容

为 TA 点赞

若觉得本文不错，就分享一下吧！

评论

评论

共同学习，写下你的评论

评论加载中...

展开查看更多评论

作者其他优质文章

正在加载中

慕盖茨4494581

手记
篇

粉丝

10

获赞与收藏

28

关注作者，订阅最新文章

阅读免费教程

Java并发工具

23个小节 19367 315

Java 并发原理入门教程

26个小节 39106 568

Java 入门教程

50个小节 342495 3164

推荐

评论

收藏

共同学习，写下你的评论



感谢您的支持，我会继续努力的～

扫码打赏，你说多少就多少

赞赏金额会直接到老师账户

支付方式

打开微信扫一扫，即可进行扫码打赏哦

今天注册有机会得

100积分直接送

付费专栏免费学

大额优惠券免费领

立即参与放弃机会

点击
抽奖

慕课手记新用户专享福利

恭喜你，你的运气太好了，居然抽中了 100个积分！

恭喜你，抽中了价值元的专栏！

太棒了，直接落到你账户里！

积分商城里的罗技鼠标、机械键盘、
Kindle 阅读器、小米平衡车
Apple iPad （10.2英寸）、大额优惠券
在等着你去兑换了噢

作者：

免费赠送

兑换码：1111222211 复制

优惠券可用于购买实战课、体系课
无门槛使用

先去看看，有什么好东西马上兑换我爱学习，选课去


热搜

最近搜索清空