2PC是强一致性的CP的方案

什么是2PC

2CP即两阶段提交协议，是将整个事务流程分为两阶段，准备阶段（Prepare phase）、提交阶段（commit phase）

在计算机中部分关系型数据库如Oracle、MySQL支持两阶段提交协议，如下图：

  1. 准备阶段（Prepare phase）：事务管理器给每个参与者发送Prepare消息，每个数据库参与者在本地执行事务，并写本地的Undo/Redo日志，此时事务没有提交。

    Undo日志是记录修改前的数据，用于数据库回滚，Redo日志是记录修改后的数据，用于提交事务后写入数据文件

  2. 提交阶段（commit phase）：如果事务管理器收到了参与者的执行失败或者超时消息时，直接给每个参与者发送回滚（Rollback）消息；否则，发送提交（Commit）消息；参与者根据事务管理器的指令执行提交或者回滚操作，并释放事务处理过程中使用的锁资源。注意：必须在最后阶段释放锁资源。

  3. 下图展示了2PC的两阶段，分成功和失败两个情况说明：

    成功情况：

    失败情况：

解决方案

XA解决方案

2PC的传统方案是在数据库层面实现的，如Oracle、MySQL都支持2PC协议，为了统一标准减少行业内不必要的对接成本，需要定制标准化的处理模型及接口标准，国际开发标准组织Open Group定义了分布式事务处理模型DTP（Distributed Transaction Processing Reference Model）。

DTP模型定义如下角色：

  • AP（Application Program）：即应用程序，可以理解为使用DTP分布事务的程序。
  • RM（Resource Manager）：即资源管理器，可以理解为事务的参与者，一般情况下是指一个数据库实例，通过资源管理器对数据库进行控制，资源管理器控制着分支事务，
  • TM（Transaction Manager）：事务管理器，复制协调和管理事务，事务管理器控制着全局事务，管理事务生命周期，并协调各个RM。全局事务是指分布式事务处理环境中，需要操作多个数据库共同完成一个工作，这个工作即是全局事务。

DTP模型定义TM和RM之间通讯的接口规范叫XA，简单理解为数据库提供的2PC接口协议，基于数据库的XA协议来实现2PC又称为XA方案。

以上三个角色之间的交互方式如下：

1）TM向AP提供应用程序编程接口，AP通过TM提交及回滚事务。

2）TM交易中间件通过XA接口来通知RM数据库事务的开始、结束以及提交、回滚等。

总结：

整个2PC的事务流程涉及到三个角色AP、RM、TM。AP指的是使用2PC分布式事务的一个应用程序；RM值得时资源管理器，它控制着分支事务；TM指的是事务管理器，它控制着整个全局事务。

1）在准备阶段RM执行实际业务操作，但不提交事务，资源锁定；

2）在提交阶段TM会接受RM在准备阶段的执行回复，只要有任一RM执行失败，TM会通知所有RM执行回滚操作，否则，TM将会通知所有RM提交该事务。提交阶段结束资源锁释放

XA方案的问题：

1、需要本地数据库支持XA协议

2、资源锁需要等到两个阶段结束才释放，性能较差。

Seata方案

Seata是由阿里中间件团队发起的开源项目Fescar，后更名为Seata，他是一个开源的分布式事务框架。

传统2PC的问题在Seata中得到了解决，它通过对本地关系数据库的分支书屋的协调来驱动完成全局事务，是工作在应用层的中间件。主要优点是性能较好，且不长时间占用连接资源，它以高效并且对业务0侵入的方式解决微服务场景下面临的分布式事务问题，他目前提供AT模式（即2PC）即TCC模式的分布式事务解决方案。

Seata的设计思想如下：

Seata的设计目的其一是对业务无侵入，因此业务无侵入的2PC方案着手，在传统2PC的基础上演进，并解决2PC方案面临的问题。

Seata把分布式事务理解成一个包含若干分支事务的全局事务。全局事务的职责是协调其管辖的分支事物达成一致，要么一起成功提交，要么一起失败回滚。此外，通常分支事务本身就是一个关系数据库的本地事务，下图是全局事务与分支事务的关系图：

与传统2PC模型类似，Seata定义了3个组件来协调分布式事务的处理过程

  • **Transaction Coordinator (TC)**：事务协调器，它是独立的中间件，需要独立部署运行，它维护全局事务的运
    行状态，接收TM指令发起全局事务的提交与回滚，负责与RM通信协调各个分支事务的提交或回滚。
  • **Transaction Manager (TM)**：事务管理器，TM需要嵌入应用程序中工作，它负责开启一个全局事务，并最终
    向TC发起全局提交或全局回滚的指令。
  • **Resource Manager (RM)**：控制分支事务，负责分支注册、状态汇报，并接收事务协调器TC的指令，驱动分
    支（本地）事务的提交和回滚。

以新用户注册送积分举例Seata的分布式事务过程：

具体的执行流程如下：

  1. 用户服务的 TM 向 TC 申请开启一个全局事务，全局事务创建成功并生成一个全局唯一的XID。
  2. 用户服务的 RM 向 TC 注册分支事务，该分支事务在用户服务执行新增用户逻辑，并将其纳入 XID 对应全局事
    务的管辖。
  3. 用户服务执行分支事务，向用户表插入一条记录。
  4. 逻辑执行到远程调用积分服务时(XID 在微服务调用链路的上下文中传播)。积分服务的 RM 向 TC 注册分支事
    务，该分支事务执行增加积分的逻辑，并将其纳入XID 对应全局事务的管辖。
  5. 积分服务执行分支事务，向积分记录表插入一条记录，执行完毕后，返回用户服务。
  6. 用户服务分支事务执行完毕。
  7. TM 向 TC 发起针对 XID 的全局提交或回滚决议。
  8. TC 调度 XID 下管辖的全部分 支事务完成提交或回滚请求。

回滚即反向操作

Seata实现2PC与传统2PC的差别：

架构层次方面，传统2PC方案的 RM 实际上是在数据库层 RM本质上就是数据库自身，通过 XA 协实现，
而 Seata 的 RM 是以jar包的形式作为中间件层部署在应用程序这一侧的。

两阶段提交方面，传统2PC无论第二阶段的决议是commit还是rollback，事务性资源的锁都要保持到Phase2完成才释放。而Seata的做法是在Phase1 就将本地事务提交，这样就可以省去Phase2持锁的时间 ，整体提高效率。

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