1. 概述
本方案書旨在解決分布式系統中事務一致性問題，重點闡述全局事務標識（XID）的傳遞與存儲機制、事務協調者（TC）的設計與部署，以及分布式事務失效場景的應對策略。基于業界成熟框架（如Seata）的最佳實踐，提供高可用、高性能的分布式事務解決方案。
2. 核心概念與架構
2.1 分布式事務模型
- AT模式（自動補償）
通過全局鎖和逆向SQL（undo log）實現自動回滾，適用于數據庫操作。 - TCC模式（手動補償）
業務層實現Try-Confirm-Cancel接口，適用于復雜業務邏輯。 - Saga模式（長事務）
通過事件驅動和補償事務鏈實現最終一致性，適用于跨服務長流程。
2.2 核心組件
| 組件 | 角色 |
|---|---|
| 事務協調者（TC） | 獨立服務，負責全局事務狀態管理和協調。 |
| 事務管理器（TM） | 集成在業務服務中，負責開啟/提交/回滾全局事務。 |
| 資源管理器（RM） | 管理本地資源（如數據庫、消息隊列），執行分支事務的提交/回滾。 |
3. XID 的傳遞與存儲機制
3.1 XID 的生成與作用
- 全局唯一性：由TC生成，格式示例：
192.168.1.100:8091:123456。 - 核心功能：關聯所有分支事務，確保跨服務、跨資源的操作原子性。
3.2 XID 的傳遞方式
場景1：跨服務調用（RPC/HTTP）
- 隱式傳遞（推薦）
通過RPC框架（如Dubbo、Feign）的請求頭自動傳遞XID。// Feign 攔截器示例 public class XidFeignInterceptor implements RequestInterceptor { @Override public void apply(RequestTemplate template) { String xid = RootContext.getXID(); template.header("TX_XID", xid); } }
場景2：異步任務與多線程
- 手動傳遞（基礎方案）
顯式傳遞XID并在子線程中綁定：String xid = RootContext.getXID(); executor.submit(() -> { RootContext.bind(xid); try { // 業務邏輯 } finally { RootContext.unbind(); } }); - TransmittableThreadLocal（推薦）
使用阿里開源工具解決線程池上下文傳遞問題：private static TransmittableThreadLocal<String> XID = new TransmittableThreadLocal<>(); executor.submit(TtlRunnable.get(() -> { // 子線程自動繼承XID }));
場景3：消息隊列（如Kafka、RocketMQ）
- 消息頭傳遞
生產者將XID寫入消息屬性，消費者讀取后綁定到本地事務：// RocketMQ 生產者 Message msg = new Message(); msg.putUserProperty("XID", xid);
3.3 XID 的存儲管理
- 默認存儲：基于
ThreadLocal，僅限當前線程訪問。public class RootContext { private static ThreadLocal<String> XID = new ThreadLocal<>(); } - 擴展方案：
InheritableThreadLocal：支持父子線程傳遞，但不適用于線程池。TransmittableThreadLocal：支持線程池場景，需配合TtlRunnable使用。
4. 事務協調者（TC）的設計與部署
4.1 TC 的核心職責
- 全局事務管理：注冊XID，維護
global_table（全局事務狀態表）。 - 分支事務協調：記錄
branch_table（分支事務表），驅動提交/回滾。 - 故障恢復：檢測超時事務，觸發自動回滾或重試。
4.2 部署模式
獨立服務部署（推薦）
- 啟動命令：
# Seata TC 服務啟動 sh seata-server.sh -p 8091 -m db -h 192.168.1.100 - 高可用設計：
- 數據庫模式：多個TC節點共享同一數據庫（如MySQL）。
- Raft模式：通過一致性協議實現集群選舉（Seata 1.5+）。
配置文件示例（Seata）
# registry.conf
registry { type = "nacos" nacos { serverAddr = "localhost:8848" namespace = "" cluster = "default" }
} config { type = "nacos" nacos { serverAddr = "localhost:8848" namespace = "" group = "SEATA_GROUP" }
}
4.3 事務恢復流程
- 回滾觸發：TM通知TC回滾指定XID。
- 分支查詢：TC從
branch_table查詢所有關聯分支。 - 逆向執行：各RM根據
undo_log執行補償操作。
5. 分布式事務失效場景與解決方案
5.1 常見失效場景
| 場景 | 原因 | 后果 |
|---|---|---|
| RPC調用未透傳XID | 未在請求頭中添加XID | 下游服務無法加入全局事務 |
| 異步任務未綁定XID | 子線程未繼承ThreadLocal中的XID | 異步操作游離于事務外 |
| TC單點故障 | 未部署TC集群 | 全局事務無法協調 |
5.2 解決方案
場景1：XID傳遞失敗
- 強制校驗：在事務入口攔截請求，校驗XID是否存在。
- 統一攔截器：通過RPC攔截器（如Spring AOP）自動透傳XID。
場景2：多線程XID丟失
- TransmittableThreadLocal：結合線程池包裝類（
TtlExecutors）傳遞上下文。 - 框架集成：Spring異步任務支持：
@Configuration @EnableAsync public class AsyncConfig implements AsyncConfigurer { @Override public Executor getAsyncExecutor() { return TtlExecutors.getTtlExecutor(Executors.newFixedThreadPool(4)); } }
場景3：TC單點故障
- 集群部署：部署多個TC節點，通過Nacos或Raft協議實現高可用。
- 健康檢查：集成Prometheus監控TC節點狀態。
6. 最佳實踐與性能優化
6.1 最佳實踐
- 避免跨事務異步操作：將異步任務放在事務邊界外。
- 事務粒度控制：單個事務內操作不超過3個服務。
- 超時配置：全局事務超時時間建議為60秒，避免資源長時間鎖定。
6.2 性能優化
- 異步提交：Seata AT模式下，二階段提交異步化（默認開啟）。
- 全局鎖優化：減少熱點數據競爭，使用
SELECT ... FOR UPDATE時指定索引。
6.3 監控與日志
- 監控指標：
- TC節點狀態（活躍事務數、TPS）。
- RM資源鎖競爭情況。
- 日志收集：
- 記錄全局事務ID（XID）到ELK或SkyWalking，支持快速定位問題。
7. 附錄
7.1 示例代碼倉庫
- Seata 官方示例
- TransmittableThreadLocal 使用指南
7.2 相關工具
- Seata Dashboard：可視化監控全局事務狀態。
- Prometheus + Grafana：監控TC集群性能指標。
版本記錄
- v1.0（2023-10-01）：初版發布，涵蓋XID傳遞、TC設計、失效場景解決方案。
- v1.1（2023-10-05）：補充異步任務配置示例與性能優化建議。
評審人：技術委員會
批準人：CTO
注：本方案書需結合具體業務場景調整，建議在預生產環境充分驗證。
