MySQL 中基於 XA 實現的分佈式事務

五、MySQL 中基於 XA 實現的分佈式事務

5.1 XA協議

首先我們來簡要看下分佈式事務處理的XA規範

可知XA規範中分佈式事務有AP，RM，TM組成：

• 其中應用程序(Application Program ，簡稱AP)：AP定義事務邊界（定義事務開始和結束）並訪問事務邊界內的資源。

• 資源管理器(Resource Manager，簡稱RM)：Rm管理計算機共享的資源，許多軟件都可以去訪問這些資源，資源包含比如數據庫、文件系統、打印機服務器等。

• 事務管理器(Transaction Manager ，簡稱TM)：負責管理全局事務，分配事務唯一標識，監控事務的執行進度，並負責事務的提交、回滾、失敗恢復等。

Xa主要規定了RM與TM之間的交互，下面來看下XA規範中定義的RM 和 TM交互的接口：

本圖來着 參考文章XA規範25頁

• xa_start負責開啓或者恢復一個事務分支，並且管理XID到調用線程

• xa_end 負責取消當前線程與事務分支的關聯

• xa_prepare負責詢問RM 是否準備好了提交事務分支

• xa_commit通知RM提交事務分支

• xa_rollback 通知RM回滾事務分支

XA協議是使用了二階段協議的，其中：

• 第一階段TM要求所有的RM準備提交對應的事務分支，詢問RM是否有能力保證成功的提交事務分支，RM根據自己的情況，如果判斷自己進行的工作可以被提交，那就就對工作內容進行持久化，並給TM回執OK；否者給TM的回執NO。RM在發送了否定答覆並回滾了已經的工作後，就可以丟棄這個事務分支信息了。

• 第二階段TM根據階段1各個RM prepare的結果，決定是提交還是回滾事務。如果所有的RM都prepare成功，那麼TM通知所有的RM進行提交；如果有RM prepare回執NO的話，則TM通知所有RM回滾自己的事務分支。

也就是TM與RM之間是通過兩階段提交協議進行交互的。

5.2 MySQL中XA實現

MYSQL的數據庫存儲引擎InnoDB的事務特性能夠保證在存儲引擎級別實現ACID，而分佈式事務讓存儲引擎級別的事務擴展到數據庫層面，甚至擴展到多個數據庫之間，這是通過兩階段提交協議來實現的，MySQL 5.0或者更新版本開始支持XA事務，從下圖可知MySQL中只有InnoDB引擎支持XA協議：

Mysql中存在兩種XA事務，一種是內部XA事務主要用來協調存儲引擎和二進制日誌，一種是外部事務可以參與到外部分佈式事務中（比如多個數據庫實現的分佈式事務），本節我們主要討論外部事務。

在MySQL數據庫分佈式事務中，MySQL是XA事務過程中的資源管理器（RM）存在的，TM是連接MySQL服務器的客戶端。MySQL數據庫是作爲RM存在的，在分佈式事務中一般會涉及到至少兩個RM，所以我們說的MySQL支持XA協議是說mysql作爲RM來說的，也就是說MySQL實現了XA協議中RM應該具有的功能；需要注意的是MySQL中只有當隔離級別爲Serializable時候才能使用分佈式事務，所以需要使用set global tx_isolation='serializable',session tx_isolation='serializable';設置數據庫隔離級別（具體可以參考本地事務）。

下面我們來看看在MySQL數據庫單個節點運行XA事務，首先來看下MySQL下xa事務語法：

其中xid是一個全局唯一的id標示一個分支事務，每個分支事務有自己的全局唯一的一個id,是一個字符串。
然後確認下mysql是否啓動了xa功能：

可知啓動了，下面具體看一個實例：

• 其中首先使用XA START ‘xid' 啓動了一個XA事務，並把它置於ACTIVE狀態

• 對於一個ACTIVE狀態的 XA事務，我們可以執行構成事務的多條SQL語句，也就是指定分支事務的邊界，然後執行一個XA END ‘xid'語句，XA END把事務放入IDLE狀態，也就是結束事務邊界，在xa start和xa end之間的語句就構成了本分支事務的一個事務範圍。當調用xa end 'xid1'後由於結束了事務邊界，所以這時候如何在執行sql語句會拋出ERROR 1399 (XAE07): XAER_RMFAIL: The command cannot be executed when global transaction is in the IDLE state錯誤，也就是當分支事務處於IDLE狀態時候不允許執行沒有包含到分支事務邊界裏面的其他sql.

• 對於一個IDLE 狀態XA事務，可以執行一個XA PREPARE語句或一個XA COMMIT…ONE PHASE語句,其中XA PREPARE把事務放入PREPARED狀態。在此點上的XA RECOVER語句將在其輸出中包括事務的xid值，因爲XA RECOVER會列出處於PREPARED狀態的所有XA事務。XA COMMIT…ONE PHASE用於預備和提交事務，也就是轉換爲一階段協議，直接提交事務。

• 對於一個PREPARED狀態的 XA事務,可以執行XA COMMIT 語句來提交或者執行XA ROLLBACK來回滾xa事務。

其中二階段協議中第一階段是執行 xa prepare時候，這時候MySQL客戶端（TM）向MySQL數據庫服務器（RM）發出prepare"準備提交"請求，數據庫收到請求後執行數據修改和日誌記錄等處理，處理完成後只是把事務的狀態改成"可以提交",然後把結果返回給事務管理器。

如果第一階段中數據庫都prepare成功，那麼mysql客戶端（TM）向數據庫服務器發出"commit"請求，數據庫服務器把事務的"可以提交"狀態改爲"提交完成"狀態，然後返回應答。如果在第一階段內數據庫的操作發生了錯誤，或者mysql客戶端（RM）收不到數據庫的迴應，則認爲事務失敗，執行rollback回撤所有數據庫的事務。

上面例子是在一個數據庫節點上運行的一個分支事務，演示了單個數據庫上執行xa分支事務的流程，但是通常都是使用編程語言，比如Java的 JTA來完成MySQL的分佈式事務的，下面一個例子用來演示：
首先添加依賴

    <dependency>
            <groupId>javax.transaction</groupId>
            <artifactId>jta</artifactId>
            <version>1.1</version>
        </dependency>

        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/mysql/mysql-connector-java -->
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>6.0.6</version>
        </dependency>

代碼：

public class XaDemo {

    public static MysqlXADataSource getDataSource(String connStr, String user, String pwd) {

        try {

            MysqlXADataSource ds = new MysqlXADataSource();
            ds.setUrl(connStr);
            ds.setUser(user);
            ds.setPassword(pwd);

            return ds;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }

    public static void main(String[] arg) {
        String connStr1 = "jdbc:mysql://192.168.0.1:3306/test";
        String connStr2 = "jdbc:mysql://192.168.0.2:3306/test";

        try {
            //從不同數據庫獲取數據庫數據源
            MysqlXADataSource ds1 = getDataSource(connStr1, "root", "123456");
            MysqlXADataSource ds2 = getDataSource(connStr2, "root", "123456");

            //數據庫1獲取連接
            XAConnection xaConnection1 = ds1.getXAConnection();
            XAResource xaResource1 = xaConnection1.getXAResource();
            Connection connection1 = xaConnection1.getConnection();
            Statement statement1 = connection1.createStatement();

            //數據庫2獲取連接
            XAConnection xaConnection2 = ds2.getXAConnection();
            XAResource xaResource2 = xaConnection2.getXAResource();
            Connection connection2 = xaConnection2.getConnection();
            Statement statement2 = connection2.createStatement();

            //創建事務分支的xid
            Xid xid1 = new MysqlXid(new byte[] { 0x01 }, new byte[] { 0x02 }, 100);
            Xid xid2 = new MysqlXid(new byte[] { 0x011 }, new byte[] { 0x012 }, 100);

            try {
                //事務分支1關聯分支事務sql語句
                xaResource1.start(xid1, XAResource.TMNOFLAGS);
                int update1Result = statement1.executeUpdate("update account_from set money=money - 50 where id=1");
                xaResource1.end(xid1, XAResource.TMSUCCESS);

                //事務分支2關聯分支事務sql語句
                xaResource2.start(xid2, XAResource.TMNOFLAGS);
                int update2Result = statement2.executeUpdate("update account_to set money= money + 50 where id=1");
                xaResource2.end(xid2, XAResource.TMSUCCESS);

                // 兩階段提交協議第一階段
                int ret1 = xaResource1.prepare(xid1);
                int ret2 = xaResource2.prepare(xid2);

                // 兩階段提交協議第二階段
                if (XAResource.XA_OK == ret1 && XAResource.XA_OK == ret2) {
                    xaResource1.commit(xid1, false);
                    xaResource2.commit(xid2, false);

                    System.out.println("reslut1:" + update1Result + ", result2:" + update2Result);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

如上代碼對兩個機器上的數據庫進行轉賬操作。

最後

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