1、什么是事務？

一般的事務，指的是本地事務，單機上的事務。事務提供了一種機制，能夠將一組操作放在一個不可分割的、獨立的執(zhí)行單元中，其中所有的操作要么被完全執(zhí)行，要么完全失敗。也就是，當其中一個操作執(zhí)行失敗的時候，都會讓整個事務回滾。

2、什么是全局事務？

全局事務是全局事務管理來實現全局管理。

假設有一個事務管理器，多個資源管理器在工作，事務管理器主要控制全局事務，管理事務和協調參與的資源，協同資源的一致提交和回滾等；資源管理器就控制和管理資源。

這里涉及到兩個協議：TX 協議和 XA 協議。

TX 協議：應用或應用服務器與事務管理器的接口。

XA 協議：全局事務管理器和資源事務管理器的接口。XA 協議是 X/Open 組織提出的分布式事務的規(guī)范，當下主流的關系型數據庫產品都實現了 XA 接口，它是雙向的系統(tǒng)接口，為事務管理器和 N 個資源管理器提供通信橋梁。

在分布式系統(tǒng)中，需要引入一個單點來對兩臺機器進行協調，因為它們無法達到一致的狀態(tài)，也就是 XA 需要引入事務管理器。這時，全局管理器負責管理和協調的事務，就能跨越多個資源和進程。

3、什么是事務的 ACID 特性？

事務的 ACID 特性，特指本地事務的特性。分布式事務是多個事務的組合，也基本能滿足 ACID，其中一致性是強一致性，為了保證數據一致性或完整性。由于分布式系統(tǒng)規(guī)模不小，也會越來越復雜，當需要達成強一致性將要耗費的時間會更長。后來出現了 BASE 理論，采用最終一致性來代替強一致性。

另外，隔離性是一種嚴格意義上的隔離，串行執(zhí)行的多個事務互不干擾，能夠保證數據的安全性，但性能很低，隔離級別和數據庫的性能是成反比的。數據庫的隔離級別有四種：Read uncommitted（讀未提交）、Read committed（讀提交）、Repeatable read（重復度）、Serializable（序列化）。

原子性（Atomicity）：事務是一個不能分割的執(zhí)行單元，只有兩種狀態(tài)，要么全部執(zhí)行成功，要么全部不執(zhí)行。如果事務中的出現任何一個操作失敗，整個事務就失敗，將會被回滾到之前的狀態(tài)。

一致性（Consistency）：事務在操作前到操作后，數據的完整性保持一致沒有被破環(huán)。

隔離性（Isolation）：如果系統(tǒng)內存在多個事務，且并發(fā)執(zhí)行，但他們的執(zhí)行是相互獨立且不會相互干擾，某個事務內部的操作和數據，其他事務不可干涉。

持久性（Durability）：當一個事務完成后，處理好的結果也將在數據庫永久保存下來，哪怕系統(tǒng)出現崩潰、宕機，在系統(tǒng)恢復且能重新被訪問，一樣能看到事務提交的結果。

4、什么是分布式事務？

簡單理解，分布式事務是在分布式系統(tǒng)中的本地事務，指在多節(jié)點、多機器、多服務的環(huán)境中涉及的事務操作。

核心點，分布式事務主要是解決在分布式系統(tǒng)環(huán)境下，組合事務的一致性問題。

目前，主要結合消息中間件共同處理相關操作，MQ 能實現異步通信、解耦和并發(fā)緩沖等問題。因為 MQ 擁有高并發(fā)、高吞吐能力，又能緩沖消息、靈活調整消息的處理效率，這就可以提升系統(tǒng)的并發(fā)量。

5、如何實現分布式事務？

常見實現方式有遵從 ACID 的強一致性方式和遵從 BASE 理論的最終一致性方式，分別如下：

1）兩階段提交協議

2）三階段提交協議

3）基于消息的最終一致性

5.1 兩階段提交

基于 XA 協議的兩階段提交協議（Two-phase Commit Protocol, 2PC）方法，主要是 XA 能分離兩部分來看，全局事務管理器和資源事務管理器。它具有能協調多個資源的機制，在 TM（事務管理器） 和 RM（資源管理器） 之間采取兩階段提交的方案來解決一致性問題。

TM 充當協調者，它會根據所有參與的 RM 的操作結果，來判斷和控制是否需要最終提交。這過程會先經過投票，然后提交兩個階段。

過程很簡單，TM 向 RM 發(fā)起準備操作的請求，然后等 RM 的響應。當 RM 接收到請求之后，會去執(zhí)行請求中的事務操作，注意，這里單個 RM 沒那么快提交，只會先記錄日志信息，然后發(fā)送 Yes/No 給 TM，表示成功/終止操作指令。當所有 RM 都發(fā)送 Yes 的時候，才進入最終提交階段，等提交完成后，整個事務就結束了。

從上圖可以看到，協調者下發(fā)請求事務操作，參與者將操作的結果返回協調者，根據所有參與者的最終反饋結果來判斷是要提交呢？還是回滾呢？

5.2 兩階段提交事務解決方案的利弊

1）滿足了事務的 ACID 的特性；

2）在執(zhí)行過程中，2PC是反伸縮模式的，所有參與的節(jié)點都是事務阻塞型的，當業(yè)務規(guī)模越來越大的時候，局限性會更明顯。參與者會一直持有資源直到整個分布式事務結束；

3）容易出現單點故障問題，2PC 類似于集中式算法，萬一 TM 發(fā)生故障，RM 會去等 TM 的消息，然后會導致整個系統(tǒng)都處于停滯狀態(tài)。

4）還有可能出現數據不一致的問題，萬一網絡抖動，網絡局部異常現象，就只有部分 RM 接收到提交請求并執(zhí)行操作，其他未接到提交請求的 RM 就不會執(zhí)行事務提交操作，很明顯的數據不一致問題。

5.3 三階段提交

為了解決上面兩階段提交會遇到的同步阻塞、數據不一致問題，出現了三階段提交協議（Three-phase commit protocol, 3PC），是一套改進方案，因為三階段擁有超時機制和多了一個準備階段。

超時機制很好理解，在 TM 和 RM 之間引入超時機制，如果在規(guī)定時間內沒有收到來自其他節(jié)點的響應信息，那么就會根據當下的狀態(tài)來執(zhí)行提交或者回滾操作。

另外多出來的一個準備階段，其實是 3PC 把 2PC 一分為二，簡單看就是：可以提交、預備提交、執(zhí)行提交三個階段。用這種方式來保證在最后提交之前，各個 RM 節(jié)點的狀態(tài)都是一致的。

主要來看下“預備提交”階段。

分兩種情況，RM 返回的是 Yes，還是 No，然后再決定是否進行預備提交的操作。

如果返回 Yes，那也就是說能夠去提交，接著正常的往下走，提交就是了。大致流程是先發(fā)送預備提交請求，進入預備提交階段；然后執(zhí)行事務操作，在日志中記錄相關信息；最后事務執(zhí)行成功了，得到 ACK 響應反饋，開始進入等待最后的操作指令。

如果返回 No，說明沒戲，直接執(zhí)行中斷事務的操作。大致流程是先發(fā)送中斷請求；然后中斷事務操作。

5.4 基于消息的最終一致性

因為 2PC 和 3PC 都會去鎖定資源，就會降低系統(tǒng)性能，而且也沒解決數據不一致的問題。

那應該怎么辦？回到我們在上面介紹的“什么是分布式事務？”，簡單提過，實際上需要結合消息中間件來共同處理相關操作，通過消息、日志等方式異步執(zhí)行，因為它們可以存儲在本地文件、數據庫或者 MQ 中，加上重試機制，就是基于分布式消息的最終一致性方式來實現分布式事務解決方案。

在分布式事務中，只有當所有的事務都成功了，整個業(yè)務流程才能跑通，分布式事務的一致性是實現分布式事務的關鍵點。

公眾號：江帥帥（ID：NXJSS666）