【分布式】分布式事务框架 Seata 详解：架构与四种实现模式

文章目录

• • [一、Seata 的整体架构](#一、Seata 的整体架构)
  • 二、四种实现模式详解
  • • [1. AT 模式（Automatic Transaction）：非入侵式自动补偿](#1. AT 模式（Automatic Transaction）：非入侵式自动补偿)
    • [2. TCC 模式（Try-Confirm-Cancel）：业务补偿式](#2. TCC 模式（Try-Confirm-Cancel）：业务补偿式)
    • [3. Saga 模式：长事务补偿序列](#3. Saga 模式：长事务补偿序列)
    • [4. XA 模式：标准两阶段提交](#4. XA 模式：标准两阶段提交)
  • 三、四种模式的比较
  • 四、快速上手：
  • • 环境准备
    • [步骤1：设置 Seata Server](#步骤1：设置 Seata Server)
    • [步骤2：集成到应用（以 Spring Boot 为例）](#步骤2：集成到应用（以 Spring Boot 为例）)
    • 步骤3：编写简单示例

一定要先看完这篇文章：分布式事务的几种概念模型

在微服务和分布式系统盛行的时代，数据一致性成为核心挑战。Seata（Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture）作为阿里巴巴开源的分布式事务解决方案，已成为行业标杆。 自 2019 年开源以来，它提供了高效、易用的分布式事务服务，支持多种数据库和中间件。 Seata 的核心在于其四种事务模式：AT、TCC、Saga 和 XA，这些模式从非入侵式到补偿式，覆盖了不同业务场景。

本文将从 Seata 的整体架构入手，逐一剖析这四种模式，帮助你理解其原理、实现和应用。无论你是架构师还是开发者，这都能让你更好地整合 Seata 到项目中。

一、Seata 的整体架构

Seata 采用经典的分布式事务架构，分为三个组件：

• Transaction Coordinator (TC)：事务协调器，负责全局事务的管理、分支事务的注册和状态协调。
• Transaction Manager ™ ：事务管理器，位于应用侧，负责开启、提交或回滚全局事务。通过注解如 @GlobalTransactional 集成。
• Resource Manager (RM)：资源管理器，处理分支事务的数据库或资源层操作，如 SQL 解析和数据快照。

这种设计让 Seata 支持异构系统（如 MySQL、Oracle、PostgreSQL），并兼容 Spring Cloud、Dubbo 等框架。 下面是一个 Seata 架构示意图，展示了组件交互：

Seata 的四种模式基于这个架构，提供从强一致到最终一致的灵活选择。

二、四种实现模式详解

Seata 的模式设计考虑了入侵度、性能和一致性。以下逐一展开。

1. AT 模式（Automatic Transaction）：非入侵式自动补偿

AT 是 Seata 的 flagship 模式，旨在提供"无入侵"的分布式事务体验。 它基于两阶段提交（2PC），但通过自动生成 undo log实现回滚。

• 原理：第一阶段，RM 拦截 SQL，生成 before/after 镜像，并执行本地事务提交。第二阶段，如果全局提交，释放锁；如果回滚，使用 undo log 逆向补偿。
• 优点：0代码侵入，支持读隔离，性能较高。全局锁机制防止脏写。
• 缺点：依赖 RDBMS，支持有限（需 JDBC 支持）；undo log 占用存储。
• 适用场景：关系型数据库主导的微服务，如电商订单扣库存和扣款。

AT 模式在 Seata 控制台中支持全局锁手动控制。

2. TCC 模式（Try-Confirm-Cancel）：业务补偿式

TCC 是柔性事务模式，将事务拆分成 Try（预留资源）、Confirm（确认）和 Cancel（取消）。开发者需手动实现这些接口。

• 原理：TM 协调各 RM 执行 Try，如果全成功则 Confirm；否则 Cancel。Seata 通过注解确保幂等和重试。
• 优点：高性能、无全局锁，支持 NoSQL 和自定义逻辑。最终一致性，适用于高并发。
• 缺点：业务入侵强，实现复杂。
• 适用场景：资源预留业务，如支付系统的余额冻结和解冻。

Seata 的 TCC 支持分支事务嵌套，提升灵活性。

3. Saga 模式：长事务补偿序列

Saga 适合长链事务，将全局事务拆分成子事务序列，每个有正向和补偿操作。

• 原理：Seata 支持状态机式和注解式实现。协调器按序执行子事务，失败时逆序补偿。支持事件驱动。
• 优点：高可用、无锁，适合复杂流程。易扩展到异步场景。
• 缺点：最终一致，非实时；补偿逻辑需自定义，可能有短暂不一致窗口。
• 适用场景：多步骤业务，如旅游预订（订票、酒店、保险）。

Seata Saga 提供最佳实践，如异常处理和持久化状态。

4. XA 模式：标准两阶段提交

XA 是基于数据库 XA 协议的模式，提供强一致性。

• 原理：第一阶段 prepare，第二阶段 commit/rollback。Seata 的 TC 充当协调器，RM 使用数据库 XA 接口。
• 优点：强一致、原子性保证，支持标准数据库。
• 缺点：长时间锁定、易阻塞，不适合高并发。
• 适用场景：遗留系统或需 ACID 的金融交易。

XA 在 Seata 中作为补充，常与 AT 混合使用。

三、四种模式的比较

模式	一致性	入侵度	性能	适用
AT	强（全局锁）	低	中高	RDBMS 微服务
TCC	最终	高	高	高并发补偿
Saga	最终	中	高	长链业务
XA	强	低	低	传统 ACID

四、快速上手：

环境准备

上手 Seata 前，确保满足以下要求：

• JDK 8+：Seata 支持 Java 环境。
• 数据库：MySQL 5.7+（InnoDB 引擎），其他如 Oracle、PostgreSQL 也支持。
• 依赖管理：Maven 或 Gradle，用于构建示例项目。
• 下载 Seata Server：从 GitHub releases 下载最新 zip 包（e.g., seata-server-2.x.zip）。

对于示例，我们用一个电商场景：用户购买商品，涉及库存扣减、订单创建和账户扣款。这些操作分布在三个微服务中，但你可以先用单一数据库模拟。

要注意确保数据库使用 InnoDB 引擎，否则回滚不支持。

步骤1：设置 Seata Server

Seata Server 是事务协调器（TC），负责全局事务管理。

1. 解压包：下载并解压 seata-server-xxx.zip。
2. 启动 Server ：
   • Linux/Mac：sh ./bin/seata-server.sh --host 0.0.0.0 --port 8091 --storeMode file（file 模式适合测试，db 模式用于生产）。
   • Windows：cmd ./bin/seata-server.bat。
3. 验证：访问 http://localhost:7091（控制台端口），或检查日志确认启动成功。

生产建议：用 Nacos 或 Etcd 作为配置/注册中心，提升高可用。

步骤2：集成到应用（以 Spring Boot 为例）

Seata 集成简单，尤其 AT 模式无业务入侵。

1. 添加依赖 ：在 pom.xml 中引入 Seata Starter。

   <dependency>
       <groupId>io.seata</groupId>
       <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
       <version>2.x</version> <!-- 匹配 server 版本 -->
   </dependency>

2. 配置 application.yml ：

   seata:
     enabled: true
     application-id: business-service
     tx-service-group: my_test_tx_group
     registry:
       type: file  # 或 nacos
     config:
       type: file  # 或 nacos
   spring:
     datasource:  # 配置数据源
       url: jdbc:mysql://localhost:3306/test_db

3. 创建 UNDO_LOG 表 （AT 模式必备，用于回滚快照）：

   CREATE TABLE IF NOT EXISTS `undo_log` (
     `branch_id` BIGINT NOT NULL,
     `xid` VARCHAR(128) NOT NULL,
     `context` VARCHAR(128) NOT NULL,
     `rollback_info` LONGBLOB NOT NULL,
     `log_status` INT NOT NULL,
     `log_created` DATETIME(6) NOT NULL,
     `log_modified` DATETIME(6) NOT NULL,
     UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`, `branch_id`)
   ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

   在每个参与事务的数据库中执行此脚本。

对于其他模式：

• TCC ：实现 Try/Confirm/Cancel 接口，并用 @TwoPhaseBusinessAction 注解。
• Saga：定义状态机 JSON 或注解，配置补偿逻辑。
• XA：启用 XA 数据源，无需额外表，但性能较低。

步骤3：编写简单示例

用官方电商示例快速验证。

1. 克隆示例项目 ：git clone https://github.com/apache/incubator-seata-samples.git，切换到 at-sample 分支。

2. 创建数据库表 ：

   • storage_tbl：库存表（commodity_code, count）。
   • order_tbl：订单表（user_id, commodity_code, count, money）。
   • account_tbl：账户表（user_id, money）。
     示例 SQL 在官方仓库 script/client/at/db/mysql.sql。

3. 添加 @GlobalTransactional ：

   @GlobalTransactional(name = "purchase", rollbackFor = Exception.class)
   public void purchase(String userId, String commodityCode, int orderCount) {
       storageService.deduct(commodityCode, orderCount);  // 扣库存
       orderService.create(userId, commodityCode, orderCount);  // 创建订单，扣款
   }

4. 运行：启动 Storage、Order、Account 和 Business 服务。调用 purchase 接口，模拟失败（如库存不足），观察回滚。

如果用 Dubbo：配置 dubbo-provider.xml，并确保服务注册到 Seata。

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