分布式事务，有解吗？

2020-06-22 00:00:00 执行 事务 提交 第二个 后置

单库，多个数据要同时操作，如何保证数据的完整性，以及一致性？

答：事务。


举个栗子：

用户下了一个订单，需要修改余额表，订单表，流水表，于是会有类似的伪代码：

start transaction;

 CURD table t_account;  any Exception rollback;

 CURD table t_order;      any Exception rollback;

 CURD table t_flow;        any Exception rollback;

commit;


  • 如果对余额表，订单表，流水表的SQL操作全部成功，则全部提交

  • 如果任何一个出现问题，则全部回滚

事务，可保证数据的完整性以及一致性。

 

多库环境下，事务的方案会有什么潜在问题？

答：互联网的业务特点，数据量较大，并发量较大，经常使用拆库的方式提升系统的性能。


如果进行了拆库，余额、订单、流水可能分布在不同的数据库上，甚至不同的数据库实例上，此时就不能用数据库原生事务来保证数据的一致性了。


高并发易落地的分布式事务，是行业没有很好解决的难题，那怎么办呢？

答：补偿事务是一种常见的实践。


什么是补偿事务？

答：补偿事务，是一种在业务端实施业务逆向操作事务。


举个栗子：

修改余额，事务为：

int Do_AccountT(uid, money){

    start transaction;

         //余额改变money这么多

         CURD table t_account with money for uid;

         anyException rollback return NO;

    commit;

    return YES;

}

 

那么，修改余额，补偿事务可以是：

int Compensate_AccountT(uid, money){

         //做一个money的反向操作

         return Do_AccountT(uid, -1*money){

}

 

同理，订单操作，事务是：Do_OrderT，新增一个订单；

订单操作，补偿事务是：Compensate_OrderT，删除一个订单。

 

要保证余额与订单的一致性，伪代码：

// 执行个事务

int flag = Do_AccountT();

if(flag=YES){

    //个事务成功，则执行第二个事务

    flag= Do_OrderT();

    if(flag=YES){

        // 第二个事务成功，则成功

        return YES;

    }

    else{

        // 第二个事务失败，执行个事务的补偿事务

        Compensate_AccountT();

    }

}

 

补偿事务有什么缺点？

  • 不同的业务要写不同的补偿事务，不具备通用性；

  • 没有考虑补偿事务的失败；

  • 如果业务流程很复杂，if/else会嵌套非常多层；

画外音：上面的例子还只考虑了余额+订单的一致性，就有2*2=4个分支，如果要考虑余额+订单+流水的一致性，则会有2*2*2=8个if/else分支，复杂性呈指数级增长。

 

还有其它简易一致性实践么？

答：多个数据库实例上的多个事务，要保证一致性，可以进行“后置提交优化”。


单库是用这样一个大事务保证一致性：

start transaction;

 CURD table t_account;  any Exception rollback;

 CURD table t_order;      any Exception rollback;

 CURD table t_flow;        any Exception rollback;

commit;


拆分成了多个库后，大事务会变成三个小事务：

start transaction1;

         //个库事务执行

         CURD table t_account; any Exception rollback;

         …

// 个库事务提交

commit1;


start transaction2;

         //第二个库事务执行

         CURD table t_order; any Exception rollback;

         …

// 第二个库事务提交

commit2;


start transaction3;

         //第三个库事务执行

         CURD table t_flow; any Exception rollback;

         …

// 第三个库事务提交

commit3;

画外音：再次提醒，这三个事务发生在三个库，甚至3个不同实例的数据库上。


一个事务，分成执行与提交两个阶段：

  • 执行(CURD)的时间很长

  • 提交(commit)的执行很快


于是整个执行过程的时间轴如下：


个事务执行200ms，提交1ms；

第二个事务执行120ms，提交1ms；

第三个事务执行80ms，提交1ms；


在什么时候，会出现不一致？

答：个事务成功提交之后，后一个事务成功提交之前，如果出现问题（例如服务器重启，数据库异常等），都可能导致数据不一致。


画外音：如上图，后202ms内出现异常，会出现不一致。

 

什么是后置提交优化？

答：如果改变事务执行与提交的时序，变成事务先执行，后一起提交。


个事务执行200ms，第二个事务执行120ms，第三个事务执行80ms；

个事务提交1ms，第二个事务提交1ms，第三个事务提交1ms；

 

后置提交优化后，在什么时候，会出现不一致？

答：问题的答案与之前相同，个事务成功提交之后，后一个事务成功提交之前，如果出现问题（例如服务器重启，数据库异常等），都可能导致数据不一致。


画外音：如上图，后2ms内出现异常，会出现不一致。


有什么区别和差异？

答：

  • 串行事务方案，总执行时间是303ms，后202ms内出现异常都可能导致不一致；

  • 后置提交优化方案，总执行时间也是303ms，但后2ms内出现异常才会导致不一致；

虽然没有彻底解决数据的一致性问题，但不一致出现的概率大大降低了。

画外音：上面这个例子，概率降低了100倍。

 

后置提交优化，有什么不足？

答：对事务吞吐量会有影响：

  • 串行事务方案，个库事务提交，数据库连接就释放了；

  • 后置提交优化方案，所有库的连接，要等到所有事务执行完才释放；

这就意味着，数据库连接占用的时间增长了，系统整体的吞吐量降低了。

 

总结

分布式事务，两种常见的实践：

  • 补偿事务

  • 后置提交优化


把

trx1.exec(); trx1.commit();

trx2.exec(); trx2.commit();

trx3.exec(); trx3.commit();

优化为：

trx1.exec(); trx2.exec(); trx3.exec();

trx1.commit(); trx2.commit(); trx3.commit();


这个小小的改动（改动成本极低），不能彻底解决多库分布式事务数据一致性问题，但能大大降低数据不一致的概率，牺牲的是吞吐量。


对于一致性与吞吐量的折衷，还需要业务架构师谨慎权衡折衷。

画外音：还是那句话，一切脱离业务常见的架构设计，都是耍流氓。


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