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分布式事务的解决方案有哪些方案?

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  • 行业:技术
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  • 时间:2024-09-12
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分布式事务的解决方案有哪些方案?
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内容详情

在分布式系统中,分布式事务是一个复杂的问题,以下是一些常见的解决方案:

一、两阶段提交(2PC)

阶段一:准备阶段

事务协调者向所有参与事务的节点发送准备请求,询问它们是否能够提交事务。

各参与节点执行事务操作,但不提交,将执行结果记录下来,并返回一个响应给协调者,表示是否可以提交。

阶段二:提交阶段

如果所有参与节点都返回可以提交的响应,协调者向所有节点发送提交请求,各节点正式提交事务。

如果有任何一个节点返回不能提交的响应,协调者向所有节点发送回滚请求,各节点回滚事务。

优点:

原理简单,实现相对容易。

保证了事务的强一致性。

缺点:

同步阻塞问题,在执行过程中,所有参与节点都处于阻塞状态,占用资源且性能较低。

单点问题,如果协调者出现故障,整个事务将无法进行。

数据不一致风险,如果在提交阶段部分节点成功提交,而部分节点出现故障无法提交,可能导致数据不一致。

二、三阶段提交(3PC)

阶段一:CanCommit 阶段

事务协调者向所有参与节点发送一个询问请求,询问是否可以执行事务操作,并等待参与者的响应。

参与者收到请求后,根据自身情况判断是否可以执行事务操作,如果可以,则返回 Yes 响应,否则返回 No 响应。

阶段二:PreCommit 阶段

如果所有参与者都返回 Yes 响应,协调者向所有参与者发送预提交请求,参与者执行事务操作,并将 Undo 和 Redo 信息记录到事务日志中,然后返回 ACK 响应。

如果有任何一个参与者返回 No 响应或者超时未响应,协调者向所有参与者发送中断请求,参与者回滚事务操作。

阶段三:DoCommit 阶段

如果协调者收到所有参与者的 ACK 响应,协调者向所有参与者发送提交请求,参与者正式提交事务操作,并释放资源。

如果协调者在超时时间内未收到所有参与者的 ACK 响应,协调者会认为有参与者出现故障,向所有参与者发送中断请求,参与者回滚事务操作。

优点:

相比两阶段提交,降低了阻塞范围,在参与者等待超时后会自动进行事务回滚,减少了同步阻塞的时间。

缺点:

仍然存在单点问题,协调者的故障可能导致事务无法正常完成。

不能完全保证数据的一致性,在某些情况下可能出现数据不一致的情况。

三、补偿事务(TCC)

Try 阶段

尝试执行业务操作,完成所有业务检查(一致性),预留必须的业务资源(准隔离性)。

Confirm 阶段

确认执行业务操作,真正执行业务,不做任何业务检查,只使用 Try 阶段预留的业务资源。

Cancel 阶段

取消执行业务操作,释放 Try 阶段预留的业务资源。

优点:

最终一致性,通过不断重试和补偿操作,可以保证事务最终达到一致状态。

性能较好,一阶段完成后即可释放资源,不会长时间阻塞资源。

缺点:

开发成本高,需要业务系统自己实现 Try、Confirm、Cancel 三个阶段的逻辑。

对业务有一定的侵入性。

四、基于消息队列的最终一致性方案

事务发起方在本地事务执行成功后,向消息队列发送一个消息。

消息队列将消息持久化,并确保消息能够被可靠地传递给事务的参与方。

事务参与方从消息队列中获取消息,并根据消息内容执行相应的业务操作。

如果事务参与方执行成功,则向消息队列发送一个确认消息,表示已经成功处理了该消息。

如果事务参与方执行失败,则可以根据具体情况进行重试或者人工干预。

优点:

实现相对简单,通过消息队列的可靠性机制保证事务的最终一致性。

性能较好,事务发起方和参与方可以异步执行,不会长时间阻塞资源。

缺点:

可能存在消息丢失或重复消费的问题,需要进行额外的处理来保证消息的可靠性。

对消息队列的依赖较大,如果消息队列出现故障,可能会影响事务的执行。

以下是一些其他的分布式事务解决方案:

一、Sagas 事务模型

定义:Sagas 是一种长事务解决方案,将一个分布式事务拆分成多个本地事务,每个本地事务都有相应的补偿事务。

执行过程:

事务由一系列的子事务组成,每个子事务都可以是一个本地事务。

当一个子事务执行成功后,就会执行下一个子事务;如果某个子事务执行失败,则会执行相应的补偿事务,回滚已经执行的子事务。

优点:

灵活性高,可以根据具体的业务需求进行定制。

对业务的侵入性相对较小,不需要对业务代码进行大量修改。

缺点:

实现较为复杂,需要设计和管理多个子事务和补偿事务。

可能会出现循环依赖的情况,需要小心处理。

二、可靠事件模式

定义:通过可靠的事件传递来保证分布式事务的最终一致性。

执行过程:

事务发起方在本地事务执行成功后,发布一个事件。

事件订阅者接收到事件后,执行相应的业务操作。

如果事件订阅者执行失败,可以进行重试或者人工干预。

优点:

解耦了事务发起方和事务参与方,提高了系统的可扩展性。

可以通过事件的持久化和可靠传递来保证事务的最终一致性。

缺点:

对事件的可靠性要求较高,需要确保事件不会丢失或重复传递。

可能会出现事件顺序不一致的问题,需要进行额外的处理。

三、最大努力通知型事务

定义:事务发起方在本地事务执行成功后,通过不断地尝试通知事务参与方,直到事务参与方成功处理或者达到最大重试次数为止。

执行过程:

事务发起方在本地事务执行成功后,向事务参与方发送通知。

事务参与方接收到通知后,执行相应的业务操作。

如果事务参与方执行失败,事务发起方会在一定时间间隔后再次发送通知,直到事务参与方成功处理或者达到最大重试次数为止。

优点:

实现简单,对业务的侵入性较小。

适用于对事务一致性要求不高的场景。

缺点:

不能保证事务的强一致性,可能会出现数据不一致的情况。

对通知的可靠性要求较高,需要确保通知能够被事务参与方正确接收和处理。 

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