我说分布式事务之TCC

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接触分布式相关的开发已经有一段时间了，自然绕不开分布式事务。从本文开始，我将带领大家了解常见的分布式事务的解决方案，深入原理，浅出实践，让我们在今后的开发中对分布式事务不再畏惧。

常见的分布式解决方案有：

• 最大努力通知型事务
• 可靠消息一致性事务
• TCC事务

本文我们就详细的讲解TCC分布式事务的原理及应用场景。Here we go!

TCC是try-confirm-cancel的单词首字母缩写，是一个类2PC的柔性事务解决方案，由支付宝提出后得到广泛的实践。

首先我们看它的一个原理图（网上找到）。

图中的主服务调用两个从服务，这两个从服务属于不同的进程，各自操作不同的数据库表。主服务A调用从服务B后，继续调用从服务C，这个过程要保证调用B、C同时成功，同时失败。如果任何一个服务的操作失败了，就全部一起回滚，撤销已经完成的操作。

那么如何保证多个服务的调用是同时成功、同时失败呢。TCC帮我们实现了这个目标。

TRY阶段

首先进行TRY阶段，该阶段主要做资源的锁定/预留，设置一个预备的状态，冻结部分数据，等等。

比如：电商平台先在订单模块做下单操作，下单成功后调用库存模块做扣减库存，扣减成功调用支付接口进行支付，然后调用积分模块做积分的增加，最后调用发货模块做发货处理。

这个过程中的Try阶段描述如下：

订单服务先做下单操作，这是个本地事务，能够保证ACID的事务特性。下单成功后，订单服务将当前订单状态由初始化改为处理中进行扣库存操作，这里不能直接将库存扣除，应当冻结库存，将库存减去后，将减去的值保存在已冻结的字段中。

例如：本来库存数量是100，要减去5个库存，不能直接100 - 5 = 95，而是要把可销售的库存设置为：100 - 5 = 95，接着在一个单独的库存冻结的字段里，设置一个5。也就是说，有5个库存是给冻结了。

此时订单状态为OrderStatus.DEALING。

接着进行支付操作。那么。为什么不直接进行支付，然后改为支付完成呢？因为存在支付失败甚至支付未知的风险，只要进行了支付操作，订单状态就不是初始化了。也就是说，不能直接把订单状态修改为已支付的确认状态！而是应当先把订单状态修改为DEALING，也就是处理中状态。该状态是个没有任何含义的中间状态，代表分布式事务正在进行中。

积分服务的增加积分接口也是同理，不能直接给用户增加会员积分。可以先在积分表里的一个预增加积分字段加入积分。

比如：用户积分原本是1000，现在要增加100个积分，可以保持积分为1000不变，在一个预增加字段里，设置一个100，表示有100个积分准备增加。

发货服务的发货接口也是同理，可以先创建一个发货订单，并设置这个销售出库单的状态是“DEALING”。

也就是说，刚刚创建这个发货订单，此时不能确定他的状态是什么。需要等真实发货之后再进行状态的修改。

这整个过程也就是所谓的TCC分布式事务中的TRY阶段。

简而言之，TRY阶段的业务的主流程以及各个接口提供的业务含义，不是直接完成那个业务操作，而是完成一个资源的预准备的操作，状态均为过渡态。

CONFIRM阶段

常见的TCC框架，如：ByteTCC、tcc-transaction 均为我们实现了事务管理器，用来执行CONFIRM阶段。他们能够对各个子模块的try阶段执行结果有所感知。

感知各个阶段的执行情况以及推进执行下一个阶段的操作较为复杂，不太可能自己手写实现，我们最好是借助开源框架实现。

为了实现这个阶段，我们需要加入CONFIRM操作相关的代码做事务的提交操作。

接着上述的情景来说：

• 订单服务中的CONFIRM操作，是将订单状态更新为支付成功这样的确定状态。
• 库存服务中，我们要加入正式扣除库存的操作，将临时冻结的库存真正的扣除，更新冻结字段为0，并修改库存字段为减去库存后的值。
• 同时积分服务将积分变更为增加积分之后的值，修改预增加的值为0，积分值修改为原值+预增加的100分的和。
• 发货服务也类似，真实发货后，修改DEALING为已发货。

当TCC框架感知到各个服务的TRY阶段都成功了以后，就会执行各个服务的CONFIRM逻辑。

各个模块内的TCC事务框架会负责跟其他服务内的TCC事务框架进行通信，依次调用各服务的CONFIRM逻辑。正式完成各服务的完整的业务逻辑的执行。

CANCEL阶段

CONFIRM是业务正常执行的阶段，那么异常分支自然交给CANCEL阶段执行了。

接着TRY阶段的业务情景来说。

• 订单服务中，当支付失败，CANCEL操作需要更改订单状态为支付失败
• 库存服务中的CANCEL操作要将预扣减的库存加回到原库存，也就是可用库存=90+10=100
• 积分服务要将预增加的100个积分扣除
• 发货服务的CANCEL操作将发货订单的状态修改为发货取消

当TCC框架感知到任何一个服务的TRY阶段执行失败，就会在和各服务内的TCC分布式事务框架进行通信的过程中，调用各个服务的CANCEL逻辑，将事务进行回滚。

思考

上述我们举的例子基本描述了一个TCC的执行过程，可以看出：

TCC分布式事务的核心思想，就是当系统出现异常时，比如某服务的数据库宕机了；某个服务自己挂了；系统使用的第三方服务如redis、elasticsearch、MQ等基础设施出现故障了或者某些资源不足了，比如说库存不够等等情况下，先执行TRY操作，而不是一次性把业务逻辑做完，进行预操作，看各个服务能不能基本正常运转，能不能预留出需要的资源。

如果TRY阶段均执行ok，即，数据库、redis、elasticsearch、MQ都是可以写入数据的，并且保留成功需要使用的一些资源（比如库存冻结成功、积分预添加完成）。

接着，再执行各个服务的CONFIRM逻辑，基本上CONFIRM执行完成之后就可以很大概率保证一个分布式事务的完成了。

那如果TRY阶段某个服务就执行失败了，比如说底层的数据库挂了，或者redis挂了，那么此时就自动执行各个服务的CANCEL逻辑，把之前的TRY逻辑都回滚，所有服务都不执行任何设计的业务逻辑。从而保证各个服务模块一起成功，或者一起失败。

到这里还是不能保证完全的事务一致性，试想，如果真的发生服务突发性宕机，比如订单服务挂了，那么重启之后，TCC框架如何保证之前的事务继续执行呢？

这个其实不必担心，成熟的TCC框架比如TCC-transaction中引入了事务的活动日志，它们保存了分布式事务运行的各个阶段的状态。后台会启动一个定时任务，周期性的扫描未执行完成的事务进行重试，保证最终一定会成功或失败。

这里也体现了TCC解决方案是一个保证最终一致性的柔性事务解决方案。

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