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用python輕松完成一個(gè)分布式事務(wù)TCC，保姆級(jí)教程
作者：佚名 2021-10-25 10:33:29
開發(fā)
前端
分布式 分布式事務(wù)就是指事務(wù)的發(fā)起者、資源及資源管理器和事務(wù)協(xié)調(diào)者分別位于分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點(diǎn)之上。
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什么是分布式事務(wù)？銀行跨行轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)是一個(gè)典型分布式事務(wù)場(chǎng)景，假設(shè)A需要跨行轉(zhuǎn)賬給B，那么就涉及兩個(gè)銀行的數(shù)據(jù)，無法通過一個(gè)數(shù)據(jù)庫的本地事務(wù)保證轉(zhuǎn)賬的ACID，只能夠通過分布式事務(wù)來解決。
分布式事務(wù)就是指事務(wù)的發(fā)起者、資源及資源管理器和事務(wù)協(xié)調(diào)者分別位于分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點(diǎn)之上。在上述轉(zhuǎn)賬的業(yè)務(wù)中，用戶A-100操作和用戶B+100操作不是位于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。本質(zhì)上來說，分布式事務(wù)就是為了保證在分布式場(chǎng)景下，數(shù)據(jù)操作的正確執(zhí)行。
什么是TCC分布式事務(wù)，TCC是Try、Confirm、Cancel三個(gè)詞語的縮寫，最早是由 Pat Helland 于 2007 年發(fā)表的一篇名為《Life beyond Distributed Transactions:an Apostate’s Opinion》的論文提出。
TCC組成
TCC分為3個(gè)階段
- Try 階段：嘗試執(zhí)行，完成所有業(yè)務(wù)檢查（一致性）, 預(yù)留必須業(yè)務(wù)資源（準(zhǔn)隔離性）
- Confirm 階段：如果所有分支的Try都成功了，則走到Confirm階段。Confirm真正執(zhí)行業(yè)務(wù)，不作任何業(yè)務(wù)檢查，只使用 Try 階段預(yù)留的業(yè)務(wù)資源
- Cancel 階段：如果所有分支的Try有一個(gè)失敗了，則走到Cancel階段。Cancel釋放 Try 階段預(yù)留的業(yè)務(wù)資源。
TCC分布式事務(wù)里，有3個(gè)角色，與經(jīng)典的XA分布式事務(wù)一樣：
- AP/應(yīng)用程序，發(fā)起全局事務(wù)，定義全局事務(wù)包含哪些事務(wù)分支
- RM/資源管理器，負(fù)責(zé)分支事務(wù)各項(xiàng)資源的管理
- TM/事務(wù)管理器，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)全局事務(wù)的正確執(zhí)行，包括Confirm，Cancel的執(zhí)行，并處理網(wǎng)絡(luò)異常
如果我們要進(jìn)行一個(gè)類似于銀行跨行轉(zhuǎn)賬的業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)出（TransOut）和轉(zhuǎn)入（TransIn）分別在不同的微服務(wù)里，一個(gè)成功完成的TCC事務(wù)典型的時(shí)序圖如下：
TCC實(shí)踐
對(duì)于前面的跨行轉(zhuǎn)賬操作，最簡(jiǎn)單的做法是，在Try階段調(diào)整余額，在Cancel階段反向調(diào)整余額，Confirm階段則空操作。這么做帶來的問題是，如果A扣款成功，金額轉(zhuǎn)入B失敗，最后回滾，把A的余額調(diào)整為初始值。在這個(gè)過程中如果A發(fā)現(xiàn)自己的余額被扣減了，但是收款方B遲遲沒有收到余額，那么會(huì)對(duì)A造成困擾。
更好的做法是，Try階段凍結(jié)A轉(zhuǎn)賬的金額，Confirm進(jìn)行實(shí)際的扣款，Cancel進(jìn)行資金解凍，這樣用戶在任何一個(gè)階段，看到的數(shù)據(jù)都是清晰明了的。
下面我們進(jìn)行一個(gè)TCC事務(wù)的具體開發(fā)
目前可用于TCC的開源框架，主要為Java語言，其中以seata為代表。我們的例子采用Python語言，使用的分布式事務(wù)框架為https://github.com/yedf/dtm，它對(duì)分布式事務(wù)的支持非常優(yōu)雅。下面來詳細(xì)講解TCC的組成
我們首先創(chuàng)建兩張表，一張是用戶余額表，一張是凍結(jié)資金表，建表語句如下：
- CREATE TABLE dtm_busi.`user_account` (
- `id` int(11) AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
- `user_id` int(11) not NULL UNIQUE ,
- `balance` decimal(10,2) NOT NULL DEFAULT '0.00',
- `create_time` datetime DEFAULT now(),
- `update_time` datetime DEFAULT now()
- );
- CREATE TABLE dtm_busi.`user_account_trading` (
- `id` int(11) AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
- `user_id` int(11) not NULL UNIQUE ,
- `trading_balance` decimal(10,2) NOT NULL DEFAULT '0.00',
- `create_time` datetime DEFAULT now(),
- `update_time` datetime DEFAULT now()
- );
trading表中，trading_balance記錄正在交易的金額。
我們先編寫核心代碼，凍結(jié)/解凍資金操作，會(huì)檢查約束balance+trading_balance >= 0，如果約束不成立，執(zhí)行失敗
- def tcc_adjust_trading(cursor, uid, amount):
- affected = utils.sqlexec(cursor, "update dtm_busi.user_account_trading set trading_balance=trading_balance + %d where user_id=%d and trading_balance + %d + (select balance from dtm_busi.user_account where id=%d) >= 0" % (amount, uid, amount, uid))
- if affected == 0:
- raise Exception("update error, maybe balance not enough")
然后是調(diào)整余額
- def tcc_adjust_balance(cursor, uid, amount):
- utils.sqlexec(cursor, "update dtm_busi.user_account_trading set trading_balance = trading_balance+ %d where user_id=%d" %( -amount, uid))
- utils.sqlexec(cursor, "update dtm_busi.user_account set balance=balance+%d where user_id=%d" %(amount, uid))
下面我們來編寫具體的Try/Confirm/Cancel的處理函數(shù)
- @app.post("/api/TransOutTry")
- def trans_out_try():
- # 事務(wù)以及異常處理
- tcc_adjust_trading(c, out_uid, -30)
- return {"dtm_result": "SUCCESS"}
- @app.post("/api/TransOutConfirm")
- def trans_out_confirm():
- # 事務(wù)以及異常處理
- tcc_adjust_balance(c, out_uid, -30)
- return {"dtm_result": "SUCCESS"}
- @app.post("/api/TransOutCancel")
- def trans_out_cancel():
- # 事務(wù)以及異常處理
- tcc_adjust_trading(c, out_uid, 30)
- return {"dtm_result": "SUCCESS"}
- @app.post("/api/TransInTry")
- def trans_in_try():
- # 事務(wù)以及異常處理
- tcc_adjust_trading(c, in_uid, 30)
- return {"dtm_result": "SUCCESS"}
- @app.post("/api/TransInConfirm")
- def trans_in_confirm():
- # 事務(wù)以及異常處理
- tcc_adjust_balance(c, in_uid, 30)
- return {"dtm_result": "SUCCESS"}
- @app.post("/api/TransInCancel")
- def trans_in_cancel():
- # 事務(wù)以及異常處理
- tcc_adjust_trading(c, in_uid, -30)
- return {"dtm_result": "SUCCESS"}
到此各個(gè)子事務(wù)的處理函數(shù)已經(jīng)OK了，然后是開啟TCC事務(wù)，進(jìn)行分支調(diào)用
- @app.get("/api/fireTcc")
- def fire_tcc():
- # 發(fā)起tcc事務(wù)
- gid = tcc.tcc_global_transaction(dtm, utils.gen_gid(dtm), tcc_trans)
- return {"gid": gid}
- # tcc事務(wù)的具體處理
- def tcc_trans(t):
- req = {"amount": 30} # 業(yè)務(wù)請(qǐng)求的負(fù)荷
- # 調(diào)用轉(zhuǎn)出服務(wù)的Try|Confirm|Cancel
- t.call_branch(req, svc + "/TransOutTry", svc + "/TransOutConfirm", svc + "/TransOutCancel")
- # 調(diào)用轉(zhuǎn)入服務(wù)的Try|Confirm|Cancel
- t.call_branch(req, svc + "/TransInTry", svc + "/TransInConfirm", svc + "/TransInCancel")
至此，一個(gè)完整的TCC分布式事務(wù)編寫完成。
如果您想要完整運(yùn)行一個(gè)成功的示例，那么按照dtmcli-py-sample項(xiàng)目的說明tcc的例子即可
TCC的回滾
假如銀行將金額準(zhǔn)備轉(zhuǎn)入用戶2時(shí)，發(fā)現(xiàn)用戶2的賬戶異常，返回失敗，會(huì)怎么樣？我們修改代碼，模擬這種情況：
- @app.post("/api/TransInTry")
- def trans_in_try():
- # 事務(wù)以及異常處理
- tcc_adjust_trading(c, in_uid, 30)
- return {"dtm_result": "FAILURE"}
這是事務(wù)失敗交互的時(shí)序圖
這個(gè)跟成功的TCC差別就在于，當(dāng)某個(gè)子事務(wù)返回失敗后，后續(xù)就回滾全局事務(wù)，調(diào)用各個(gè)子事務(wù)的Cancel操作，保證全局事務(wù)全部回滾。
TCC網(wǎng)絡(luò)異常
TCC在整個(gè)全局事務(wù)的過程中，可能發(fā)生各類網(wǎng)絡(luò)異常情況，典型的是空回滾、冪等、懸掛，由于TCC的異常情況，和SAGA、可靠消息等事務(wù)模式有相近的地方，因此我們把所有異常的解決方案統(tǒng)統(tǒng)放在這篇文章分布式事務(wù)最經(jīng)典的七種解決方案的異常處理章節(jié)進(jìn)行講解
小結(jié)
在這篇文章里，我們介紹了TCC的理論知識(shí)，也通過一個(gè)例子，完整給出了編寫一個(gè)TCC事務(wù)的過程，涵蓋了正常成功完成，以及成功回滾的情況。相信讀者通過這邊文章，對(duì)TCC已經(jīng)有了深入的理解。
本文題目：用Python輕松完成一個(gè)分布式事務(wù)TCC，保姆級(jí)教程
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