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基于 Seata 微服务架构下数据一致性的实践

Seata 是一款开源的分布式事务解决方案，提供高性能和简单易用的分布式事务服务。

随着业务的快速发展，应用单体架构暴露出代码可维护性差，容错率低，测试难度大，敏捷交付能力差等诸多问题，微服务应运而生。微服务的诞生一方面解决了上述问题，但是另一方面却引入新的问题，其中主要问题之一就是如何保证微服务间的业务数据一致性。

本文将通过一个简单的微服务架构的例子，说明业务如何step by step的使用 Seata、Dubbo 和 Nacos 来保证业务数据的一致性。本文所述的例子中 Dubbo 和 Seata 注册配置服务中心均使用 Nacos。Seata 0.2.1+ 开始支持 Nacos 注册配置服务中心。

业务案例

用户采购商品业务，整个业务包含3个微服务:

  • 库存服务: 扣减给定商品的库存数量。
  • 订单服务: 根据采购请求生成订单。
  • 账户服务: 用户账户金额扣减。

业务结构图

StorageService

public interface StorageService {
    /**
     * deduct storage count
     */
    void deduct(String commodityCode, int count);
}

OrderService

public interface OrderService {
    /**
     * create order
     */
    Order create(String userId, String commodityCode, int orderCount);
}

AccountService

public interface AccountService {
    /**
     * debit balance of user's account
     */
    void debit(String userId, int money);
}

说明: 以上三个微服务独立部署。

Seata、Dubbo和Nacos 集成

Step 1 初始化 MySQL 数据库（需要InnoDB 存储引擎）

创建数据库（以个人名字命名）；

Create database xxx;

在 resources/jdbc.properties 修改StorageService、OrderService、AccountService 对应的连接信息。

jdbc.account.url=jdbc:mysql://xxxx/xxxx
jdbc.account.username=xxxx
jdbc.account.password=xxxx
jdbc.account.driver=com.mysql.jdbc.Driver
# storage db config
jdbc.storage.url=jdbc:mysql://xxxx/xxxx
jdbc.storage.username=xxxx
jdbc.storage.password=xxxx
jdbc.storage.driver=com.mysql.jdbc.Driver
# order db config
jdbc.order.url=jdbc:mysql://xxxx/xxxx
jdbc.order.username=xxxx
jdbc.order.password=xxxx
jdbc.order.driver=com.mysql.jdbc.Driver

Step 2 创建 undo_log（用于 Seata AT 模式）表和相关业务表

相关建表脚本可在 resources/sql/ 下获取，在相应数据库中执行 dubbo_biz.sql 中的业务建表脚本，在每个数据库执行 undo_log.sql 建表脚本。

-- 注意此处0.3.0+ 增加唯一索引 ux_undo_log
CREATE TABLE `undo_log` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(100) NOT NULL,
  `context` varchar(128) NOT NULL,
  `rollback_info` longblob NOT NULL,
  `log_status` int(11) NOT NULL,
  `log_created` datetime NOT NULL,
  `log_modified` datetime NOT NULL,
  `ext` varchar(100) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
DROP TABLE IF EXISTS `storage_tbl`;
CREATE TABLE `storage_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `count` int(11) DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY (`commodity_code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;


DROP TABLE IF EXISTS `order_tbl`;
CREATE TABLE `order_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `count` int(11) DEFAULT 0,
  `money` int(11) DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;


DROP TABLE IF EXISTS `account_tbl`;
CREATE TABLE `account_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `money` int(11) DEFAULT 0,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

说明: 需要保证每个物理库都包含 undo_log 表，此处可使用一个物理库来表示上述三个微服务对应的独立逻辑库。

Step 3 引入 Seata、Dubbo 和 Nacos 相关 POM 依赖

      <properties>
                <seata.version>0.7.1</seata.version>
                <nacos-client.version>1.0.0</nacos-client.version>
                <dubbo.alibaba.version>2.6.5</dubbo.alibaba.version>
                <dubbo.registry.nacos.version>0.0.2</dubbo.registry.nacos.version>
             </properties>
              
             <dependency>
                 <groupId>io.seata</groupId>
                 <artifactId>seata-all</artifactId>
                 <version>${seata.version}</version>
             </dependency>
             <dependency>
                 <groupId>com.alibaba.nacos</groupId>
                 <artifactId>nacos-client</artifactId>
                 <version>${nacos-client.version}</version>
             </dependency>
             <dependency>
                 <groupId>com.alibaba</groupId>
                 <artifactId>dubbo</artifactId>
                 <version>${dubbo.alibaba.version}</version>
             </dependency>
             <dependency>
                 <groupId>com.alibaba</groupId>
                 <artifactId>dubbo-registry-nacos</artifactId>
                 <version>${dubbo.registry.nacos.version}</version>
             </dependency>

说明: 由于当前 apache-dubbo 与 dubbo-registry-nacos jar存在兼容性问题，需要手动引入 alibaba-dubbo，后续 apache-dubbo(2.7.1+) 将兼容 dubbo-registry-nacos。在 Seata 中 seata-dubbo jar 支持 apache.dubbo，seata-dubbo-alibaba jar 支持 alibaba-dubbo。

Step 4 微服务 Provider Spring配置

分别在三个微服务Spring配置文件（dubbo-account-service.xml、 dubbo-order-service 和 dubbo-storage-service.xml ）进行如下配置：

  • 配置 Seata 代理数据源
    <bean id="accountDataSourceProxy" class="io.seata.rm.datasource.DataSourceProxy">
        <constructor-arg ref="accountDataSource"/>
    </bean>

    <bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate">
        <property name="dataSource" ref="accountDataSourceProxy"/>
    </bean>

此处需要使用 io.seata.rm.datasource.DataSourceProxy 包装 Druid 数据源作为直接业务数据源，DataSourceProxy 用于业务 sql 的拦截解析并与 TC 交互协调事务操作状态。

  • 配置 Dubbo 注册中心
    <dubbo:registry address="nacos://${nacos-server-ip}:8848"/>
  • 配置 Seata GlobalTransactionScanner
    <bean class="io.seata.spring.annotation.GlobalTransactionScanner">
        <constructor-arg value="dubbo-demo-account-service"/>
        <constructor-arg value="my_test_tx_group"/>
    </bean>

此处构造方法的第一个参数为业务自定义 applicationId，若在单机部署多微服务需要保证 applicationId 唯一。
构造方法的第二个参数为 seata 事务服务逻辑分组，此分组通过配置中心配置项 service.vgroup_mapping.my_test_tx_group 映射到相应的 seata-Server 集群名称，然后再根据集群名称.grouplist 获取到可用服务列表。

Step 5 事务发起方配置

在 dubbo-business.xml 配置以下配置：

  • 配置 Dubbo 注册中心

同 Step 4

  • 配置 seata GlobalTransactionScanner

同 Step 4

  • 在事务发起方 service 方法上添加 @GlobalTransactional 注解
@GlobalTransactional(timeoutMills = 300000, name = "dubbo-demo-tx")

timeoutMills 为事务的总体超时时间默认60s，name 为事务方法签名的别名，默认为空。注解内参数均可省略。

Step 6 启动 Nacos-Server

  • 下载 Nacos-Server 最新 release 包并解压

  • 运行 Nacos-server

Linux/Unix/Mac

sh startup.sh -m standalone

Windows

cmd startup.cmd -m standalone

访问 Nacos 控制台：http://localhost:8848/nacos/index.html#/configurationManagement?dataId=&group=&appName=&namespace=

若访问成功说明 Nacos-Server 服务运行成功（默认账号/密码: nacos/nacos）

Step 7 启动 seata-Server

  • 下载 seata-Server 最新 release 包并解压

  • curl -X PUT 'localhost:8848/nacos/v1/ns/operator/switches?entry=serverMode&value=AP'

  • 初始化 seata 配置

进入到 seata-Server 解压目录 conf 文件夹下，确认 nacos-config.txt 的配置值（一般不需要修改），确认完成后运行 nacos-config.sh 脚本初始化配置。

sh nacos-config.sh $Nacos-Server-IP

eg:

sh nacos-config.sh localhost

脚本执行最后输出 "init nacos config finished, please start seata-server." 说明推送配置成功。若想进一步确认可登陆Nacos 控制台 配置列表 筛选 Group=SEATA_GROUP 的配置项。

  • 修改 seata-server 服务注册方式为 nacos

进入到 seata-Server 解压目录 conf 文件夹下 registry.conf 修改 type="nacos" 并配置 Nacos 的相关属性。

registry {
  # file 、nacos 、eureka、redis、zk、consul、etcd3、sofa
  type = "nacos"

  nacos {
    serverAddr = "localhost"
    namespace = "public"
    cluster = "default"
  }
}

config {
  # file、nacos 、apollo、zk
  type = "nacos"

  nacos {
    serverAddr = "localhost"
    namespace = "public"
    cluster = "default"
  }
}

type: 可配置为注释中的类型，此处选择nacos类型，配置为 file 时无服务注册功能
nacos.serverAddr: Nacos-Sever 服务地址(不含端口号)
nacos.namespace: Nacos 注册和配置隔离 namespace
nacos.cluster: 注册服务的集群名称

  • 运行 Seata-server

Linux/Unix/Mac

sh seata-server.sh -p $LISTEN_PORT -m $STORE_MODE -h $IP(此参数可选)

Windows

cmd seata-server.bat -p $LISTEN_PORT -m $STORE_MODE -h $IP(此参数可选)

$LISTEN_PORT: Seata-Server 服务端口
$STORE_MODE: 事务操作记录存储模式：file、db
$IP(可选参数): 用于多 IP 环境下指定 Seata-Server 注册服务的IP

eg: sh seata-server.sh -p 8091 -m file

运行成功后可在 Nacos 控制台看到 服务名 =serverAddr 服务注册列表:

Step 8 启动微服务并测试

启动完成可在 Nacos 控制台服务列表 看到启动完成的三个 provider

注意: 在标注 @GlobalTransactional 注解方法内部显示的抛出异常才会进行事务的回滚。整个 Dubbo 服务调用链路只需要在事务最开始发起方的 service 方法标注注解即可。

相关链接:

Seata: https://github.com/seata/seata
Dubbo: https://github.com/apache/incubator-dubbo
Nacos: https://github.com/alibaba/nacos

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