本地事务和分布式事务工作实践

原创
2016/08/11 14:34
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  • 一:从事务的历史说起

      知已知彼,百战不败。想了解事务,我们从事务的历史说起。

      在Windows平台上,事务的概念最开始出现在关系型数据库中,但是随着.net平台的发展,事务包括的的范围也越来越宽,先一睹为快,

      在关系型数据库中的事务是通过begin transaction,rollback transaction, commit 等关键字来实现事务的。

     

    BEGIN TRANSACTION  
    UPDATE [dbo].[T_ACCOUNT] SET BALANCE = BALANCE + @amount WHERE ID = @toAccount  
    IF @@ERROR <> 0   
    BEGIN 
        ROLLBACK TRANSACTION  
    END 
    ELSE
        COMMIT TRANSACTION

     

      随着面象对象的发展,.net的诞生,在.net 1.* 的版本中,可以通过ADO.NET来实现数据库的事务。把事务交给业务程序来控制,使业务程序的本职发挥的淋漓尽致,而从数据库的角度来看,数据库也能更专一的进行数据的存储。达到了各尽其责的效果。

     

    using (DbTransaction transaction = connection.BeginTransaction())
     {
        command.Transaction = transaction;
         try
        {
            command.ExecuteNonQuery();
            transaction.Commit();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            transaction.Rollback();
            throw new Exception(ex.Message);
        }
    }

     

      万物是发展的,程序的发展也是永无止境的。某天有一个需求:创建一个客户信息,其中包括姓名和头像。姓名保存在数据库,头像保存在服务器的硬盘中。姓名和头像的保存有一个失败都是一个不完整的操作,都要回滚到初始状态。用ADO.NET的事务显示不能实现这个要求。因为回滚资源包括了数据库硬盘。基于这种情况,.net 2.0推出了System.Transactions事务。

    using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())
    {
        bankService.Pay("111", 50);
        bankService.Receipt("222", 50);
         transactionScope.Complete();
    }

      System.Transactions名称空间下的事务,是.net的主推事务。

    二:事务有关概念

      第一节,我们都用代码把事务实践了一把,那还有必要来说事务的概念和事务在运行过程中涉及到的对象呢?如果你想深入了解事务,这一步是必须的。

         事务的定义和属性:

      1,什么是事务:它是一个操作序列,这些操作要么都执行,要么都不执行,它是一个不可分割的工作单位。

      2,事务特性:接触事务,都是从事务的ACID开始,原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)。每个特性的定义僵硬,枯燥,不易理解,读了好几篇都有让人想跳楼的欲望。今儿换一个方式来说事务特性。

      银行转款是事务的经典示例,可能因为钱与银行扯的上关系,一提到银行,大家都精神倍爽,为了不另类,所以我也决定用银行转款来说事务的四大特性。

      2.1:原子性:银行转款分为"转出"和"接收"两步,比如给异地结婚的朋友送礼金,自己的钱已经转出去了,但是朋友没有收到礼金,这时大家都心急如焚。所以转款必须要保证"转出"和"接收"要么都成功,要么都不成功。这就是转款的原子性。

      2.2:一致性:给朋友转款888元RMB作为婚礼的礼金,但是朋友只收到777元RMB。这时你不爽了,你朋友也不爽,所以转款要必须保证数据的一致性。

      2.3:隔离性:转款分为"转出"和"接收"两步,理论上是可以同时进行的,但是在实际生活中确有时间差,即使相差0.0001秒,在这段时间里,自己的账户和朋友的账户都不能进行查询操作,即使查询了,也是处于一种等待状态。在这期间外界无法对数据进行查询访问,所以称之为隔离性。

      2.4:持久性:转款这个操作被银行记录起来,过很多年后,你都还能查询到转款这个记录。这就是持久性。

       事务涉及的对象:

      1,资源:应用程序存储和获取数据的地方,可以是数据库,文件,也可以是内存。如果是应用程序的事务块代码中涉及到的数据库,文件,内存,那这些资源就称为事务型资源

      2,资源管理器:在事务模型中,应用不是直接访问资源,而是通过中间介访问资源,这个中间介就叫资源管理器。资源分为可持久化资源(对应了持久化资源管理),易失资源(对应了易失资源管理器)。

      3,事务管理器:实现事务的开始,提交,回滚。

      事务提升:

      要认识事务提升,必须要弄清楚事务管理器的类型。如下作了非常详细的介绍:

      1:轻量级事务管理器:作用于开启事务的应用程序域,只能包含一个持久化资源,如果再添加一个持久化资源,将被轻量级事务管理器忽略。但是可以登记多个易失资源。目前轻量级事务管理器只支持SQL 2005以及SQL2005以上的版本持久化资源。

      3:内核事务管理器:在Vista被引入,并后续于Windows Server 2008,WIN7。引入内核事务管理器主要是把文件管理(NTFS文件系统)和注册表管理纳入事务范畴。我们将那些支持事务的文件系统和注册表叫作事务型文件系统(TxF)和事务型注册表(TxR)。 之所以称为内核事务管理器,是因它运行在内核模式上,而不是在用户模式上。同样内核事务管理器只支持一个持久化资源。

      3:分布式事务协调器:每一台电脑上只有一个分布式事务协调器,它管理了当前计算机的所有事务资源。它可以跨程序域,跨进程,跨机器,跨网络来执行事务。当事务跨机器时,每台机器的分布式事务协调器按照相应的协议工作,实现对整个事务的管理,它对应的事务管理协议有Ole-Tx和WS-Atomic Transaction(WS-AT)这些。 分布式事务协调器能够管理一个分布式事务涉及的所有事务型资源,不管具体的事务型资源分布在何处。

      事务提升:事务是一个动态执行的操作序列,在整个过程中,不可能预知资源的登记情况。所以轻量级事务管理器作为默认的事务管理器,随着事务的逐步执行,如果涉及到内核事务资源,那么将提升为内核事务管理器。如果出现对多个事务资源的访问,或者当前事务涉及跨域(调用另外一个服务),就会提升为分布式事务协调器。Windows采用事务提升机制进行事务管理器的选择。

      

    三:事务的分类

      1:本地事务

      轻量级事务管理器,内核事务管理器都只支持本地事务。本地事务相对简单,这儿不作重点简述。

      2:分布式事务

      理解分布式事务是怎样实现的,事务提交树是关键。

      事务提交树:事务提交树的根是事务初始化服务所在的机器的DTC,它在整个事务提交过程中充当着总协调者,又被称为全局提交协调器。资源管理器充当着事务提交树的叶子节点,它们的父结点为本机的DTC,分布于不同机器的DTC按照事务的传播路径形成了上下级关系。

      

      在一个分布式事务中,事务的初始化和提交是属于一个对象,只有最初开始的事务才能被提交,我们将这种能被初始化和提交的事务称作可提交事务。随着参与者逐个登记到事务中,它们本地的事务实际上依赖着这个最初开始的事务,所以我们称这种事务叫依赖事务。

    四:示例

  • 我们如果是仔细阅读这篇文章不难发现他提供了一个.exe类型文件的下载。先把这个TxF2007_07.exe文件下载到本地硬盘,执行它,可以得到一个关于 c#的 KtmIntegration.csproj 的项目,我们用visual studio来打开这个项目,并且重新重成这个项目,可以得到一个KtmIntegration.dll文件。在你要实现的文件事务的项目中引入这个.dll文件,那你就可以很顺利的实现文件事务的操作了。具体代码:

     

    using System;
    using System.IO;
    using System.Transactions;
    using Microsoft.KtmIntegration;
    
    namespace Exercise.WebLocalTransaction
    {
        public partial class Test02 : System.Web.UI.Page
        {
            protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
            {
                using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())
                {
                    try
                    {
                        FileStream stream = TransactedFile.Open(
                            @"D:/Sam Xiao.txt"
                            , FileMode.OpenOrCreate
                            , FileAccess.ReadWrite
                            , FileShare.ReadWrite);
                        StreamWriter writer = new StreamWriter(stream);
                        writer.WriteLine(String.Concat("执行一个事务代码:",DateTime.Now.ToString(),Environment.NewLine));
                        writer.Close();
                        //int x = 0;
                        //int y = 10;
                        //int z = y / x;
                        transactionScope.Complete();
                    }
                    catch
                    {
    
                    }
                }
            }
        }
    }

     

    不要忘记了引入using Microsoft.KtmIntegration;名称空间。在段代码没有异常的情况下,我们可以看到D盘里顺利创建了一个关于Sam Xiao.txt的文件。我们故意在这段代码中抛出一个被0整除的异常,那么整个操作就会回滚。

      分布式事务

      在.net平台上,主要是通过WCF的手段来实现程序的分布式开发。在WCF事务体系:主要解决了事务在服务中的流转,以及解决服务内部直接或间接访问事务型资源的协作。

      用WCF来演示事务的时候,要选择好WCF的绑定类型,有一部份绑定是不支持WCF的事务传播的。我们选择wsHttpBinding 来做WCF的事务演示。

      1,首先定义好WCF的服务契约

     

    [ServiceContract(Name = "IBankingService")]
    public interface IBankingService
    {
          
        [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]
        [OperationContract(Name = "Transfer")]
        void Transfer(string fromAccountId, string toAccountId, double amount);
    
        [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]
        [OperationContract(Name = "Pay")]
        bool Pay(String accountID, double amount);
    
        [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]
        [OperationContract(Name = "Receipt")]
        bool Receipt(String accountID, double amount);
    }

     

      2,实现WCF的服务

     

    [ServiceBehavior(TransactionIsolationLevel = System.Transactions.IsolationLevel.Serializable)]
    public class BankingService : IBankingService
    {
        [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]
        public void Transfer(string fromAccountId, string toAccountId, double amount)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    
        [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]
        public bool Pay(string accountID, double amount)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    
        [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]
        public bool Receipt(string accountID, double amount)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

     

      3,WCF宿主配置

     

    <system.serviceModel>
          <behaviors>
              <serviceBehaviors>
                  <behavior name="sBehaviorConfig">
                      <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
                      <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="true" />
                  </behavior>
              </serviceBehaviors>
          </behaviors>
    
          <bindings>
            <wsHttpBinding>
              <binding name="wshttpConfig" transactionFlow="true" >
                <security mode="None" />
              </binding>
            </wsHttpBinding>
          </bindings>
          
          <services>
            <service name="Exercise.Service.BankingService" behaviorConfiguration="sBehaviorConfig">
              <endpoint address="mex"  binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="wshttpConfig" contract="Exercise.Contract.IBankingService"></endpoint>
            </service>
          </services>
          <serviceHostingEnvironment multipleSiteBindingsEnabled="true" />
        </system.serviceModel>

     

      4,WCF客户端配置

     

    <system.serviceModel>
        <bindings>
          <wsHttpBinding>
            <binding name="WSHttpBinding_IBankingService" transactionFlow="true">
              <security mode="None" />
            </binding>
          </wsHttpBinding>
        </bindings>
        <client>
          <endpoint address="http://localhost:9100/BankingService.svc/mex"
              binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="WSHttpBinding_IBankingService"
              contract="Exercise.Contract.IBankingService" name="WSHttpBinding_IBankingService" />
        </client>
      </system.serviceModel>

     

      5,调用服务

     

     

    IBankingService bankService = WcfProxy.CreateProxy<IBankingService>("WSHttpBinding_IBankingService");
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())
        {
            bankService.Pay("111", 50);
            bankService.Receipt("222", 50);
            transactionScope.Complete();
        }
    }

     

  • 核心技术:Maven,Springmvc mybatis shiro, Druid, Restful, Dubbo, ZooKeeper,Redis,FastDFS,ActiveMQ,Nginx 
    1.     项目核心代码结构截图

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       项目模块依赖分布式框架介绍 - kafkaee - kafkaee的博客

    特别提醒:开发人员在开发的时候可以将自己的业务REST服务化或者Dubbo服务化

    2.    项目依赖介绍

       2.1 后台管理系统、Rest服务系统、Scheculer定时调度系统依赖如下图:
     

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           2.2 Dubbo独立服务项目依赖如下图:

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  • 3.  项目功能部分截图:

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    dubbo管控台 

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     REST服务平台

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