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调研|5种分布式事务解决方案优缺点对比

云计算

背景

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ACID

原子性(Atomicity)

一致性(Consistency)

隔离性(Isolation)

持久性(Durability)

CAP

一致性:在分布式系统中的所有数据备份,在同一时刻是否同样的值。

可用性:在集群中一部分节点故障后,集群整体是否还能响应客户端的读写请求。

分区容忍性:以实际效果而言,分区相当于对通信的时限要求。系统如果不能在时限内达成数据一致性,就意味着发生了分区的情况,必须就当前操作在C和A之间做出选择。

BASE理论

我们无法做到强一致,但每个应用都可以根据自身的业务特点,采用适当的方式来使系统达到最终一致性。

解决方案

两阶段提交(2PC)

阶段一

 阶段二

情况1:当所有参与者均反馈 yes,提交事务

情况2:当有一个参与者反馈 no,回滚事务

问题

性能问题:所有参与者在事务提交阶段处于同步阻塞状态,占用系统资源,容易导致性能瓶颈。

可靠性问题:如果协调者存在单点故障问题,或出现故障,提供者将一直处于锁定状态。

 数据一致性问题:在阶段 2 中,如果出现协调者和参与者都挂了的情况,有可能导致数据不一致。

优点:尽量保证了数据的强一致,适合对数据强一致要求很高的关键领域。(其实也不能100%保证强一致)。

缺点:实现复杂,牺牲了可用性,对性能影响较大,不适合高并发高性能场景。

三阶段提交(3PC)

阶段一

阶段二

情况1:所有参与者均反馈 yes,协调者预执行事务

情况2:只要有一个参与者反馈 no,或者等待超时后协调者尚无法收到所有提供者的反馈,即中断事务

阶段三

情况 1:所有参与者均反馈 ack 响应,执行真正的事务提交

情况2:只要有一个参与者反馈 no,或者等待超时后协调组尚无法收到所有提供者的反馈,即回滚事务。

优点:相比二阶段提交,三阶段提交降低了阻塞范围,在等待超时后协调者或参与者会中断事务。避免了协调者单点问题。阶段 3 中协调者出现问题时,参与者会继续提交事务。

缺点:数据不一致问题依然存在,当在参与者收到 preCommit 请求后等待 do commite 指令时,此时如果协调者请求中断事务,而协调者无法与参与者正常通信,会导致参与者继续提交事务,造成数据不一致。

补偿事务(TCC)

条件:

处理流程:

优点:

缺点:TCC 的 Try、Confirm 和 Cancel 操作功能要按具体业务来实现,业务耦合度较高,提高了开发成本。

本地消息表(消息队列)

条件: 

服务消费者需要创建一张消息表,用来记录消息状态。

服务消费者和提供者需要支持幂等。

需要补偿逻辑。

每个节点上起定时线程,检查未处理完成或发出失败的消息,重新发出消息,即重试机制和幂等性机制。

处理流程:

优点:从应用设计开发的角度实现了消息数据的可靠性,消息数据的可靠性不依赖于消息中间件,弱化了对 MQ 中间件特性的依赖。

缺点:与具体的业务场景绑定,耦合性强,不可公用。消息数据与业务数据同库,占用业务系统资源。业务系统在使用关系型数据库的情况下,消息服务性能会受到关系型数据库并发性能的局限。

MQ事务消息(最终一致性)

条件:

处理流程:

优点:

缺点:

Sagas事务模型(最终一致性)

一、 事件/编排Choreography:没有中央协调器(没有单点风险)时,每个服务产生并聆听其他服务的事件,并决定是否应采取行动。

处理流程:

优点:事件/编排是实现Saga模式的自然方式; 它很简单,容易理解,不需要太多的努力来构建,所有参与者都是松散耦合的,因为他们彼此之间没有直接的耦合。如果您的事务涉及2至4个步骤,则可能是非常合适的。

二、 命令/协调orchestrator:中央协调器负责集中处理事件的决策和业务逻辑排序。

优点:

缺点:协调器中集中太多逻辑的风险。


本文题目:调研|5种分布式事务解决方案优缺点对比
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