2.0 mysql 对XA事务的支持

2018-02-05 02:20:50 458 0

 MySQL 从5.0.3开始支持XA分布式事务,且只有InnoDB存储引擎支持。MySQL Connector/J 从5.0.0版本之后开始直接提供对XA的支持。

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    需要注意的是, 在DTP模型中,mysql属于资源管理器(RM)。而一个完整的分布式事务中,一般会存在多个RM,由事务管理器TM来统一进行协调。因此,这里所说的mysql对XA分布式事务的支持,一般指的是单台mysql实例如何执行自己的事务分支。

MySQL XA 事务SQL语法

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/xa-statements.html

XA {START|BEGIN} xid [JOIN|RESUME]   //开启XA事务,如果使用的是XA START而不是XA BEGIN,那么不支持[JOIN|RESUME],xid是一个唯一值,表示事务分支标识符
XA END xid [SUSPEND [FOR MIGRATE]]   //结束一个XA事务,不支持[SUSPEND [FOR MIGRATE]]
XA PREPARE xid 准备提交
XA COMMIT xid [ONE PHASE] //提交,如果使用了ONE PHASE,则表示使用一阶段提交。两阶段提交协议中,如果只有一个RM参与,那么可以优化为一阶段提交
XA ROLLBACK xid  //回滚
XA RECOVER [CONVERT XID]  //列出所有处于PREPARE阶段的XA事务

  下面是一个简单的msyql XA事务案例,演示了mysql作为全局事务中的一个事务分支,将一行记录插入到一个表中

mysql> XA START 'xatest’;  //其中'xatest’就是xid的值
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into user(name) values("tianshozuhi");
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> XA END 'xatest';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> XA PREPARE 'xatest';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> XA COMMIT 'xatest';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

Mysql XA事务状态

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/xa-states.html

XA事务的状态,按照如下步骤进行展开

1.    使用XA START来启动一个XA事务,并把它置于ACTIVE状态。

2.    对于一个ACTIVE状态的 XA事务,我们可以执行构成事务的SQL语句,然后发布一个XA END语句。XA END把事务放入IDLE状态。

3.    对于一个IDLE 状态XA事务,可以执行一个XA PREPARE语句或一个XA COMMIT…ONE PHASE语句:

  • XA PREPARE把事务放入PREPARED状态。在此点上的XA RECOVER语句将在其输出中包括事务的xid值,因为XA RECOVER会列出处于PREPARED状态的所有XA事务。

  • XA COMMIT…ONE PHASE用于预备和提交事务。xid值将不会被XA RECOVER列出,因为事务终止。

4.    对于一个PREPARED状态的 XA事务,您可以发布一个XA COMMIT语句来提交和终止事务,或者发布XA ROLLBACK来回滚并终止事务。 


    针对一个给定的客户端连接而言,XA事务和非XA事务(即本地事务)是互斥的。例如,已经执行了”XA START”命令来开启一个XA事务,则本地事务不会被启动,直到XA事务已经被提交或被 回滚为止。相反的,如果已经使用START TRANSACTION启动一个本地事务,则XA语句不能被使用,直到该事务被提交或被 回滚为止。

    最后,如果一个XA事务处于ACTIVE状态,是不能直接进行提交的,如果这样做,mysql会抛出异常: 

ERROR 1399 (XAE07): XAER_RMFAIL: The command cannot be executed
when global transaction is in the ACTIVE state

3 关于XID的说明

    mysql中使用xid来作为一个事务分支的标识符。事实上xid作为事务分支标识符是在XA规范中定义的,在<< Distributed Transaction Processing: The XA Specification>> 4.2 节中,规定了一个xid的结构,通过C语言进行描述,如下: 

/∗
∗ Transaction branch identification: XID and NULLXID:
∗/
#define XIDDATASIZE 128  /∗ size in bytes ∗/
#define MAXGTRIDSIZE 64  /∗ maximum size in bytes of gtrid ∗/
#define MAXBQUALSIZE 64  /∗ maximum size in bytes of bqual ∗/
struct xid_t {
    long formatID;     /* format identifier */
    long gtrid_length; /* value 1-64 */
    long bqual_length; /* value 1-64 */
    char data[XIDDATASIZE];
    };
/∗
∗ A value of -1 in formatID means that the XID is null.
∗/
typedef struct xid_t XID;
/∗
∗ Declarations of routines by which RMs call TMs:
∗/
extern int ax_reg(int, XID ∗, long);
extern int ax_unreg(int, long);

XA规范定义了一个xid有4个部分组成:

gtrid:

    全局事务标识符(global transaction identifier),最大不能超过64字节

bqual:

    分支限定符(branch qualifier),最大不能超过64字节

data:

   xid的值,其是 gtrid和bqual拼接后的内容。因为gtrid和bqual最大都是64个字节,因此data的最大长度为128。不过,在xid的结构体中,并没有gtrid和bqual,只有gtrid_length、bqual_length。由于二者的内容都存储在data中,因此我们可以根据data反推出gtrid和bqual。举例来说,假设gtrid为”g12345”(5个字节),bqual为”b456”(4个字节)。那么在构造xid结构体时,gtrid_length=5,bqual_length=4,data=”g12345b456”,那么在反推的时候:

从data[0]到data[gtrid_length-1]之间的部分就是gtrid的值;从data[gtrid_length]到data[gtrid_length+bqual_length-1]部分就是bqual的值。

formatId:

    而formatId的作用就是记录gtrid、bqual的格式,类似于memcached中flags字段的作用。XA规范中通过一个结构体约定了xid的组成部分,但是并没有规定data中存储的gtrid、bqual内容到底应该是什么格式。你可以选择使用数字,也可以选择使用字符串,到底选择什么由开发者自行决定,只要最终能保证data中的内容是全局唯一的即可。XA规范建议使用OSI CCR风格来组织xid的内容,此时formatId应该设置为0. 


在mysql官方文档中,关于xid的组成也有类似的说明:

xid: gtrid [, bqual [, formatID ]]

其中,bqual、formatID是可选的。解释如下:

gtrid : 是一个全局事务标识符(global transaction identifier),

bqual:是一个分支限定符(branch qualifier),如果没有提供bqual,那么默认值为空字符串''。

formatID:是一个数字,用于标记gtrid和bqual值的格式,这是一个无符号整数(unsigned integer),也就是说,最小为0。如果没有提供formatID,那么其默认值为1。

    

    特别需要注意的是,xid作为一个事务分支的标识符,理论上只要有分支限定符(bqual)就可以了,为什么要包含全局事务标识符(gtrid)?这主要是为了管理方便,通过包含进xid,我们可以很容易的判断出这个事务分支属于哪一个全局事务。 

    例如,前面提到 XA RECOVER命令的作用是列出所有处于PREPARE阶段的XA事务,以下是一个案例:

mysql>  XA RECOVER;
+----------+--------------+--------------+--------------+
| formatID | gtrid_length | bqual_length | data         |
+----------+--------------+--------------+--------------+
|        1 |            6 |            6 | g12345b67890 |
+----------+--------------+--------------+--------------+

这里列出的是一个分支事务xid的组成信息,根据前面的介绍,我们可以推断出:

    gtrid是data[0]到data[gtrid_length-1]部分的内容,即data[0]到data[6-1=5]部分的内容,结果为g12345

    而bqual是data[gtrid_length]到data[gtrid_length+bqual_length-1]部分的内容,即data[6]到data[6+6-1=11]部分的内容,结果b67890

因此,根据这个信息,我们就可以判断出这个xid表示的是:全局事务(g12345)中的事务分支(b67890)。

4、通过jdbc操作mysql xa事务

    MySQL Connector/J 从5.0.0版本之后开始直接提供对XA的支持,也就是提供了java版本XA接口的实现。意味着我们可以直接通过java代码来执行mysql xa事务。

    需要注意的是,业务开发人员在编写代码时,不应该直接操作这些XA事务操作的接口。因为在DTP模型中,RM上的事务分支的开启、结束、准备、提交、回滚等操作,都应该是由事务管理器TM来统一管理。

    由于目前我们还没有接触到TM,那么我们不妨做一回"人肉事务管理器",用你智慧的大脑,来控制多个mysql实例上xa事务分支的执行,提交/回滚。通过直接操作这些接口,你将对xa事务有更深刻的认识。

import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXAConnection;
import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXid;
import javax.sql.XAConnection;
import javax.transaction.xa.XAException;
import javax.transaction.xa.XAResource;
import javax.transaction.xa.Xid;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;
public class MysqlXAConnectionTest {
   public static void main(String[] args) throws SQLException {
      //true表示打印XA语句,,用于调试
      boolean logXaCommands = true;
      // 获得资源管理器操作接口实例 RM1
      Connection conn1 = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "shxx12151022");
      XAConnection xaConn1 = new MysqlXAConnection((com.mysql.jdbc.Connection) conn1, logXaCommands);
      XAResource rm1 = xaConn1.getXAResource();
      // 获得资源管理器操作接口实例 RM2
      Connection conn2 = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root",
            "shxx12151022");
      XAConnection xaConn2 = new MysqlXAConnection((com.mysql.jdbc.Connection) conn2, logXaCommands);
      XAResource rm2 = xaConn2.getXAResource();
      // AP请求TM执行一个分布式事务,TM生成全局事务id
      byte[] gtrid = "g12345".getBytes();
      int formatId = 1;
      try {
         // ==============分别执行RM1和RM2上的事务分支====================
         // TM生成rm1上的事务分支id
         byte[] bqual1 = "b00001".getBytes();
         Xid xid1 = new MysqlXid(gtrid, bqual1, formatId);
         // 执行rm1上的事务分支
         rm1.start(xid1, XAResource.TMNOFLAGS);//One of TMNOFLAGS, TMJOIN, or TMRESUME.
         PreparedStatement ps1 = conn1.prepareStatement("INSERT into user(name) VALUES ('tianshouzhi')");
         ps1.execute();
         rm1.end(xid1, XAResource.TMSUCCESS);
         // TM生成rm2上的事务分支id
         byte[] bqual2 = "b00002".getBytes();
         Xid xid2 = new MysqlXid(gtrid, bqual2, formatId);
         // 执行rm2上的事务分支
         rm2.start(xid2, XAResource.TMNOFLAGS);
         PreparedStatement ps2 = conn2.prepareStatement("INSERT into user(name) VALUES ('wangxiaoxiao')");
         ps2.execute();
         rm2.end(xid2, XAResource.TMSUCCESS);
         // ===================两阶段提交================================
         // phase1:询问所有的RM 准备提交事务分支
         int rm1_prepare = rm1.prepare(xid1);
         int rm2_prepare = rm2.prepare(xid2);
         // phase2:提交所有事务分支
         boolean onePhase = false; //TM判断有2个事务分支,所以不能优化为一阶段提交
         if (rm1_prepare == XAResource.XA_OK
               && rm2_prepare == XAResource.XA_OK
               ) {//所有事务分支都prepare成功,提交所有事务分支
            rm1.commit(xid1, onePhase);
            rm2.commit(xid2, onePhase);
         } else {//如果有事务分支没有成功,则回滚
            rm1.rollback(xid1);
            rm1.rollback(xid2);
         }
      } catch (XAException e) {
         // 如果出现异常,也要进行回滚
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

    在这个案例中,演示了2个RM的情况下分布式事务的工作流程。因为我们充当了"人肉事务管理器”TM,因此很多本应该由TM来处理的工作处理细节也直接体现在上述代码中,如:生成全局事务id和分支事务id、在RM上开启事务分支、两阶段提交等。虽然我们自己作为"人肉事务管理器”是很不可靠的,但是上述代码可以让我们了解一个TM内部的主要工作流程是怎样的。

    在实际开发中,代码绝不会像上表面那样复杂,因为我们通常都会使用第三方或者容器提供的TM功能,因此在操作分布式事务时,代码可以得到极大的简化。

    最后,由于我们设置了logXaCommands=true,程序在运行的时候回打印出执行的XA命令。如下所示: 

Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA START 0x673132333435,0x623030303031,0x1
Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA END 0x673132333435,0x623030303031,0x1
Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA START 0x673132333435,0x623030303032,0x1
Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA END 0x673132333435,0x623030303032,0x1
Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA PREPARE 0x673132333435,0x623030303031,0x1
Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA PREPARE 0x673132333435,0x623030303032,0x1
Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA COMMIT 0x673132333435,0x623030303031,0x1
Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA COMMIT 0x673132333435,0x623030303032,0x1

5 MySQL Connector/J XA事务支持源码简单分析

    最后,我们对上述源码进行一下简单的分析。在前面直接使用mysql命令操作的时候,我们通过"XA START xid”等XA命令来执行XA事务。而在上述java代码中,我们是获取了一个普通的链接Connection之后,封装成了MysqlXAConnection。如下:

com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXAConnection 

public class MysqlXAConnection extends MysqlPooledConnection implements XAConnection, XAResource {
  private com.mysql.jdbc.Connection underlyingConnection;
  private Log log;
  protected boolean logXaCommands;
   
  //构造方法
  public MysqlXAConnection(com.mysql.jdbc.Connection connection, boolean logXaCommands) throws SQLException {
    super(connection);
    this.underlyingConnection = connection;
    this.log = connection.getLog();
    this.logXaCommands = logXaCommands;
}
…
}

可以看到,MysqlXAConnection本身就实现了XAResource接口,因此当调用getXAResource()方法时,返回的就是其自己

com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXAConnection#getXAResource 

public XAResource getXAResource() throws SQLException {
    return this;
}

之后,我们调用XAResource的start方法来开启XA事务。start方法源码如下所示:

com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXAConnection#start 

public void start(Xid xid, int flags) throws XAException {
    //1、封装XA命令
    StringBuilder commandBuf = new StringBuilder(MAX_COMMAND_LENGTH);
    commandBuf.append("XA START ");
    appendXid(commandBuf, xid);
   
    //2、添加flag标记
    switch (flags) {
        case TMJOIN:
            commandBuf.append(" JOIN");
            break;
        case TMRESUME:
            commandBuf.append(" RESUME");
            break;
        case TMNOFLAGS:
            // no-op
            break;
        default:
            throw new XAException(XAException.XAER_INVAL);
    }
    
    //执行命令
    dispatchCommand(commandBuf.toString());
    this.underlyingConnection.setInGlobalTx(true);
}

    可以看到,当我们调用MysqlXAConnection的start方法时,实际上就是执行了一个”XA START xid [JOIN|RESUME]”命令而已,和我们直接在命令行中的操作是一样一样的,只不过通过封装简化了我们的操作。

    对于MysqlXAConnection的end、prepare、commit、rollback等方法,也都是是类似的,不再赘述。

    最后提示, MySQL Connector/J 中提供的XA操作接口,如上面提到的XAConnection、XAResource、Xid等,实际上都遵循了JTA规范,关于JTA规范将在下一节讲解。 


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