如何构造强一致性系统？理解数据一致性里的2PC和TCC模式原理，以及如何做（有图）
背景
首先，读这篇文章的时候你应该先了解什么是事务、什么是分布式事务。
我这里举2个例子，典型场景有两个：
1、一个应用有两个数据库，一个数据库是订单，另一个数据库是积分，要求下订单的时候同时给用户积分，不能给了积分、订单却没下成，也不能订单下成了不给积分。
2、一个应用有两个微服务，调用订单服务返回HTTP 200没什么问题，但是到积分那里返回了HTTP 500，此时因为异常抛出，前端只能提示下单失败，但实际订单已经订完了。
2PC模式
那我们为了解决问题，最先想到的就是俩数据源的事务一起提交不就完事了。但限于各种业务逻辑处理可能会有报错，所以这事得在业务代码之外封装一层框架，把业务代码代理起来才能搞。
因为多个数据库连接管理起来方便，2PC模式一般适用于单体架构，一个单体对多个数据库。可以使用atomikos之类的框架，执行过程看图，不废话。
无论出没出异常，所有的提交操作都会被重写的提交方法捕获，等待整个程序段执行完毕后再提交，这个被拦截的过程叫做预提交。如果这个时候有哪个环节出问题抛出异常了，则会进行整体回滚。
简单吧，这就是2PC的原理。说了半天原理，咱上一下核心代码：
XADataSource dataSource=new DruidXADataSource();
dataSource.setUrl(这里填写Url);
dataSource.setUsername(这里填写用户名);
dataSource.setPassword(这里填写密码);
dataSource.setDriverClassName(这里填写驱动);
dataSource.setInitialSize(最小连接池大小);
dataSource.setMaxActive(最大连接池大小);
dataSource.setValidationQuery("SELECT 1");
AtomikosDataSourceBean atomikosDs = new AtomikosDataSourceBean();
atomikosDs.setXaDataSource(dataSource);
atomikosDs.setMaxPoolSize(最大连接池大小);
atomikosDs.setMinPoolSize(最小连接池大小);
atomikosDs.setUniqueResourceName(全局唯一编码，比如ds1、ds2);
atomikosDs.init();
// 拿到连接，随便做业务，你可以产生多个Connection
Connection conn1 = atomikosDs.getConnection()
// 这个事务管理器是全局唯一、线程绑定的
TransactionManager tx=new UserTransactionManager();
// 开启分布式事务一致性
tx.begin();
// 这里写你的业务代码
// 统一提交
tx.commit();
如果你想让Spring Boot或Spring Cloud用注解来接管事务，那就写以下这两个类：
import com.atomikos.icatch.jta.UserTransactionManager;
import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;
import org.springframework.transaction.TransactionException;
import org.springframework.transaction.support.AbstractPlatformTransactionManager;
import org.springframework.transaction.support.DefaultTransactionStatus;
/**
* 事务管理器
* @author 杨若瑜
*/
public class DbTransactionManager extends AbstractPlatformTransactionManager {
@Override
protected Object doGetTransaction() throws TransactionException {
return new UserTransactionManager();
}
@Override
protected void doBegin(Object transaction, TransactionDefinition definition) throws TransactionException {
UserTransactionManager tx = (UserTransactionManager) transaction;
try {
tx.begin();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
@Override
protected void doCommit(DefaultTransactionStatus status) throws TransactionException {
UserTransactionManager tx = (UserTransactionManager) status.getTransaction();
try {
tx.commit();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
@Override
protected void doRollback(DefaultTransactionStatus status) throws TransactionException {
UserTransactionManager tx = (UserTransactionManager) status.getTransaction();
try {
tx.rollback();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;
/**
* 事务管理器配置
* @author 杨若瑜
*/
@Configuration
public class TransactionConfig {
@Bean
public PlatformTransactionManager transactionManager() {
return new DbTransactionManager();
}
}
至于数据源在哪里产生，这个就随意了，哪里都可以用。
TCC模式
首先我们先了解TCC模式下数据的状态转换
Try操作：尝试执行，数据本体不会发生变更
Confirm操作：真正执行，数据本体会发生真实变更
Cancel操作：取消执行，数据本体会恢复到Try之前的状态
图中白色的部分并不会被查询出来（类似于伪删除的查询），而蓝绿色的部分会被正常检索到。
那如果分布式服务应该如何做呢？看下面这张图，仔细去悟你就明白了。
这里只展现了Try和Confirm阶段，如果是出现了异常，则由前台服务通知分布式协调者向所有服务发送Cancel指令。这里需要注意的是，我们是假设Confirm和Cancel不会抛出任何异常，如果这俩阶段出现了异常，那必须要人工介入了。
图中所展现的方法非常的简单粗暴，事实上这些都可以被Seata接管。
这里面需要注意的是，如果为了保证数据的强一致性，第5步，服务会一直卡死在那里等待状态变为Ready。如果不想效率下降，那只有一个办法：抛出异常，让前端知道这个数据在Updating，触发Cancel。
第7步中，为什么要把数据深拷贝到协调者的Redis中，主要是为了在Cancel阶段能直接用Redis中的原始数据覆盖。
而且在此过程中需要注意考虑幂等性原则，通俗的说：如果你try的时候随机产生了一个UUID，传递给积分服务，然后Confirm的时候又产生了一个新的UUID，自然积分服务拿到新的UUID会引发不可预知的错误（比如记录错误的订单主键）。因此XID和你在Try执行过程中产生的一切随机产生的变量、受到其他数据状态影响的变量都应当被缓存记录并在Confirm的时候拿出来，也就是说我如果读某个数据的状态为1，使我这次按1的逻辑去走，几秒之后别的用户把它改成了2，那我还是按1的逻辑去走，我只管按几秒前的上下文去处理，具体做底层架构的时候可以将getter和setter方法都代理起来，如果我Try的时候调和Confirm的时候调出来的结果不一样，那可不行，所以不符合幂等性时，整个GlobalTransaction都要回滚。
对于第10步中，其实所有的数据都没有被真正更新，只是更新了数据的状态，而且这里没有提到的是还有新创建的数据，状态应当是Creating，在其他功能并发检索时，应当在搜索条件中过滤掉状态为Creating的数据。
TCC的各种异常情况
突然微服务宕了
我们要考虑重启的时候移除所有Creating的数据，并将所有Updating的数据改为Ready状态。写一个Spring Boot初始化会省很多事。这里的Creating的数据因为之前宕机所以一定是调用方认为它是失败的，早已通知其他服务Cancel掉了。
突然分布式协调者宕机了
这就显示出来我们Redis存在的意义了，你有多台分布式协调者，调用方调不了它，就会重试到另一台分布式协调者上，数据还在Redis里，可以保证业务的连续。
分布式协调者在Confirm到一半的时候宕机了怎么办
没关系，同上，调用方发现在第14步发出去了返回500、Connection Refused等问题，就会进行三次重试，只要还有1个能用的协调者，就会继续发送Confirm指令。
那如果整个机房停电了呢？再结合第一个和第三个问题。
额……尽管很极端。但是还是有解决办法的，微服务自己宕机重启后会取消所有还在分布式事务里的数据，同样的，分布式协调者在启动的时候也会对所有还未Confirm的数据全部Cancel掉，挨个给微服务发指令，假设在停机的前0.01秒中别的协调者已经完成Confirm并已回写Redis，集群启动后这些数据就不会再被Cancel掉了。
后记
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