微服务架构下，解决数据一致性问题的实践

朝阳GAI爷
171 阅读5分钟
原文链接： yq.aliyun.com

随着业务的快速发展，应用单体架构暴露出代码可维护性差、容错率低、测试难度大和敏捷交付能力差等诸多问题，微服务应运而生。微服务的诞生一方面解决了上述问题，但是另一方面却引入新的问题，其中主要问题之一就是：如何保证微服务间的业务数据一致性。

本文将通过一个商品采购的业务，来看看在Dubbo的微服务架构下，如何通过Fescar来保障业务的数据一致性。本文所述的例子中，Dubbo 和 Fescar 的注册配置服务中心均使用 Nacos。Fescar 0.2.1+ 开始支持 Nacos 注册配置服务中心。

业务描述

用户采购商品的业务，包含3个微服务:

  • 库存服务: 扣减给定商品的库存数量。
  • 订单服务: 根据采购请求生成订单。
  • 账户服务: 用户账户金额扣减。

业务结构图如下：

fescar_1

库存服务（StorageService）

 
public interface StorageService {    
      /**     
       * deduct storage count     
       */
      void deduct(String commodityCode, int count);
}

订单服务（OrderService）


public interface OrderService {    
      /**     
       * create order     
       */
     Order create(String userId, String commodityCode, int orderCount);
}

账户服务（AccountService）

public interface AccountService {    
      /**     
       * debit balance of user's account     
       */
     void debit(String userId, int money);
}

说明: 以上三个微服务均是独立部署。

8个步骤实现数据一致性

Step 1：初始化 MySQL 数据库（需要InnoDB 存储引擎）

在 resources/jdbc.properties 修改StorageService、OrderService、AccountService 对应的连接信息。

jdbc.account.url=jdbc:mysql://xxxx/xxxx
jdbc.account.username=xxxx
jdbc.account.password=xxxx
jdbc.account.driver=com.mysql.jdbc.Driver
# storage db config
jdbc.storage.url=jdbc:mysql://xxxx/xxxx
jdbc.storage.username=xxxx
jdbc.storage.password=xxxx
jdbc.storage.driver=com.mysql.jdbc.Driver
# order db config
jdbc.order.url=jdbc:mysql://xxxx/xxxx
jdbc.order.username=xxxx
jdbc.order.password=xxxx
jdbc.order.driver=com.mysql.jdbc.Driver

Step 2：创建 undo_log（用于Fescar AT 模式）表和相关业务表

相关建表脚本可在 resources/sql/ 下获取，在相应数据库中执行 dubbo_biz.sql 中的业务建表脚本，在每个数据库执行 undo_log.sql 建表脚本。

CREATE TABLE undo_log (

  
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,  
  `xid` varchar(100) NOT NULL,  
  `rollback_info` longblob NOT NULL,  
  `log_status` int(11) NOT NULL,  
  `log_created` datetime NOT NULL,  
  `log_modified` datetime NOT NULL,  
  `ext` varchar(100) DEFAULT NULL,  
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_unionkey` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

DROP TABLE IF EXISTS `storage_tbl`;
CREATE TABLE `storage_tbl` (  
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,  
  `count` int(11) DEFAULT 0,  
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY (`commodity_code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

DROP TABLE IF EXISTS `order_tbl`;
CREATE TABLE `order_tbl` (  
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,  
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,  
  `count` int(11) DEFAULT 0,  
  `money` int(11) DEFAULT 0,  
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

DROP TABLE IF EXISTS `account_tbl`;
CREATE TABLE `account_tbl` (  
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,  
  `money` int(11) DEFAULT 0,  
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

说明: 需要保证每个物理库都包含 undo_log 表，此处可使用一个物理库来表示上述三个微服务对应的独立逻辑库。

Step 3：引入 Fescar、Dubbo 和 Nacos 相关 POM 依赖

  <properties>
      <fescar.version>0.2.1</fescar.version>
      <dubbo.alibaba.version>2.6.5</dubbo.alibaba.version>
      <dubbo.registry.nacos.version>0.0.2</dubbo.registry.nacos.version>
   </properties>
    
   <dependency>
       <groupId>com.alibaba.fescar</groupId>
       <artifactId>fescar-spring</artifactId>
       <version>${fescar.version}</version>
   </dependency>
   <dependency>
       <groupId>com.alibaba.fescar</groupId>
       <artifactId>fescar-dubbo-alibaba</artifactId>
       <version>${fescar.version}</version>
       <exclusions>
           <exclusion>
               <artifactId>dubbo</artifactId>
               <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
           </exclusion>
       </exclusions>
   </dependency>
   <dependency>
       <groupId>com.alibaba</groupId>
       <artifactId>dubbo</artifactId>
       <version>${dubbo.alibaba.version}</version>
   </dependency>
   <dependency>
       <groupId>com.alibaba</groupId>
       <artifactId>dubbo-registry-nacos</artifactId>
       <version>${dubbo.registry.nacos.version}</version>
   </dependency>

说明: 由于当前 apache-dubbo 与 dubbo-registry-nacos jar存在兼容性问题，需要排除 fescar-dubbo 中的 apache.dubbo 依赖并手动引入 alibaba-dubbo，后续 apache-dubbo(2.7.1+) 将兼容 dubbo-registry-nacos。在Fescar 中 fescar-dubbo jar 支持 apache.dubbo，fescar-dubbo-alibaba jar 支持 alibaba-dubbo。

Step 4：微服务 Provider Spring配置

分别在三个微服务Spring配置文件（dubbo-account-service.xml、 dubbo-order-service 和 dubbo-storage-service.xml ）进行如下配置：

  • 配置 Fescar 代理数据源

    <bean id="accountDataSourceProxy" class="com.alibaba.fescar.rm.datasource.DataSourceProxy">
    <constructor-arg ref="accountDataSource"/>
</bean>

<bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate">
    <property name="dataSource" ref="accountDataSourceProxy"/>
</bean>

    此处需要使用 com.alibaba.fescar.rm.datasource.DataSourceProxy 包装 Druid 数据源作为直接业务数据源，DataSourceProxy 用于业务 SQL 的拦截解析并与 TC 交互协调事务操作状态。

  • 配置 Dubbo 注册中心

      <dubbo:registry address="nacos://${nacos-server-ip}:8848"/>

  • 配置 Fescar GlobalTransactionScanner

    <bean class="com.alibaba.fescar.spring.annotation.GlobalTransactionScanner">
    <constructor-arg value="dubbo-demo-account-service"/>
    <constructor-arg value="my_test_tx_group"/>
</bean>

    此处构造方法的第一个参数为业务自定义 applicationId，若在单机部署多微服务需要保证 applicationId 唯一。

构造方法的第二个参数为 Fescar 事务服务逻辑分组，此分组通过配置中心配置项 service.vgroup_mapping.my_test_tx_group 映射到相应的 Fescar-Server 集群名称，然后再根据集群名称.grouplist 获取到可用服务列表。

Step 5：事务发起方配置

在 dubbo-business.xml 配置以下配置：

  • 配置 Dubbo 注册中心
    同 Step 4
  • 配置 Fescar GlobalTransactionScanner
    同 Step 4

  • 在事务发起方 service 方法上添加 @GlobalTransactional 注解

     
@GlobalTransactional(timeoutMills = 300000, name = "dubbo-demo-tx")

    timeoutMills 为事务的总体超时时间默认60s，name 为事务方法签名的别名，默认为空。注解内参数均可省略。

Step 6：启动 Nacos-Server

  • 下载 Nacos-Server 最新 release 包并解压
  • 运行 Nacos-server

Linux/Unix/Mac

sh startup.sh -m standalone

Windows

cmd startup.cmd -m standalone

访问 Nacos 控制台：http://localhost:8848/nacos/index.html#/configurationManagement?dataId=&group=&appName=&namespace

若访问成功说明 Nacos-Server 服务运行成功（默认账号/密码: nacos/nacos）

Step 7：启动 Fescar-Server

  • 下载 Fescar-Server 最新 release 包并解压
  • 初始化 Fescar 配置

进入到 Fescar-Server 解压目录 conf 文件夹下，确认 nacos-config.txt 的配置值（一般不需要修改），确认完成后运行 nacos-config.sh 脚本初始化配置。

sh nacos-config.sh $Nacos-Server-IP

eg:

sh nacos-config.sh localhost

脚本执行最后输出 "init nacos config finished, please start fescar-server." 说明推送配置成功。若想进一步确认可登陆Nacos 控制台 配置列表 筛选 Group=FESCAR_GROUP 的配置项。

nacos_1

  • 修改 Fescar-server 服务注册方式为 nacos

进入到 Fescar-Server 解压目录 conf 文件夹下 registry.conf 修改 type="nacos" 并配置 Nacos 的相关属性。

 registry {  
   # file nacos
   type = "nacos"

  nacos {    
    serverAddr = "localhost"
    namespace = "public"
    cluster = "default"
  }
  file {    
    name = "file.conf"
  }
}

type: 可配置为 nacos 和 file，配置为 file 时无服务注册功能
nacos.serverAddr: Nacos-Sever 服务地址(不含端口号)
nacos.namespace: Nacos 注册和配置隔离 namespace
nacos.cluster: 注册服务的集群名称
file.name: type = "file" classpath 下配置文件名

  • 运行 Fescar-server

Linux/Unix/Mac

sh fescar-server.sh $LISTEN_PORT $PATH_FOR_PERSISTENT_DATA $IP(此参数可选)

Windows

cmd fescar-server.bat $LISTEN_PORT $PATH_FOR_PERSISTENT_DATA $IP(此参数可选)

L I S T E N P O R T : F e s c a r − S e r v e r 服 务 端 口 " role="presentation">LISTEN_PORT:Fescar-Server 服务端口PATH_FOR_PERSISTENT_DATA: 事务操作记录文件存储路径(已存在路径)
$IP(可选参数): 用于多 IP 环境下指定 Fescar-Server 注册服务的IP

eg: sh fescar-server.sh 8091 /home/admin/fescar/data/

运行成功后可在 Nacos 控制台看到 服务名 =serverAddr 服务注册列表:

nacos_2

Step 8：启动微服务并测试

  • 修改业务客户端发现注册方式为 nacos
    同Step 7 中[修改 Fescar-server 服务注册方式为 nacos] 步骤
  • 启动 DubboAccountServiceStarter
  • 启动 DubboOrderServiceStarter
  • 启动 DubboStorageServiceStarter

启动完成可在 Nacos 控制台服务列表 看到启动完成的三个 provider：

nacos_3

  • 启动 DubboBusinessTester 进行测试

注意: 在标注 @GlobalTransactional 注解方法内部显示的抛出异常才会进行事务的回滚。整个 Dubbo 服务调用链路只需要在事务最开始发起方的 service 方法标注注解即可。

通过以上8个步骤，我们实现了用户采购商品的业务中库存、订单和账户3个独立微服务之间的数据一致性。

参考链接：

本文 sample 地址:
github.com/fescar-grou…

Fescar:
github.com/alibaba/fes…

Dubbo:
github.com/apache/incu…

Nacos:
github.com/alibaba/nac…

本文作者：清铭，社区昵称 slievrly，Fescar 开源项目发起人之一，阿里巴巴中件间 TXC/GTS 核心研发成员，长期从事于分布式中间件核心研发工作，在分布式事务领域有着较丰富的技术积累。

有关 Fescar 的更多信息：

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