Fescar源碼學習--鎖設計和隔離級别的了解

Fescar全局鎖的了解

前幾天夜裡，我老大發我一篇文章說阿裡的GTS開源了.
因為一直對分布式事務比較感興趣。立馬pull了代碼，進行閱讀。
基本的原理，實作方案我就不一一細化了，詳細見官方文檔（寫的很棒，點贊）。 

在fescar的社群，大家比較關注的是通過fescar復原到before快照前，别的線程假如更新了資料，且業務走完了，那麼恢複的這個快照不就是髒資料了麼。
很顯然，這種情況在fescar中是不被允許的。

那麼fescar是如何做的呢？      

我們先簡單了解一下fescar的設計原理

那些一上來就喜歡看源碼的同學，一定不要錯過這麼官方的圖文介紹，看完再讀源碼事半功倍.      

​​Fescar官方介紹​​

了解完Fescar的基本原理，我們重點關注下Fescar的全局排他鎖

Fescar設計了一個**全局的排他鎖**，來保證事務間的 **寫隔離**。      

關于隔離性：（這是Fescar官方給的一段話）

全局事務的隔離性是建立在分支事務的本地隔離級别基礎之上的。

在資料庫本地隔離級别  **讀已送出或以上** 的前提下，Fescar 設計了由事務協調器維護的 全局寫排他鎖，來保證事務間的 寫隔離，将 **全局事務預設定義在 讀未送出 的隔離級别上**。

我們對隔離級别的共識是：絕大部分應用在讀已送出的隔離級别下工作是沒有問題的。而實際上，這當中又有絕大多數的應用場景，實際上工作在讀未送出的隔離級别下同樣沒有問題。

在極端場景下，應用如果需要達到全局的讀已送出，Fescar也提供了相應的機制來達到目的。
預設，Fescar 是工作在 讀無送出 的隔離級别下，保證絕大多數場景的高效性。      

我的解讀

本地事務【讀已送出】，fescar全局事務【讀未送出】。這是這段話的核心。
我了解的這段話中fescar全局事務讀未送出，并不是說本地事務的db資料沒有正常送出，而是指全局事務二階段commit|rollback未真正處理完（即未釋放全局鎖）。

總結來說：全局未送出但是本地已送出的資料，對其他全局事務是可見的【當然在本地事務送出後，本地事務送出前，隔離級别是本地事務的管轄範圍】

for example
産品份額有5W，A使用者購買了2萬，份額branch一階段完畢（本地事務份額已經扣除commit），但是在下單的時候異常了。
因為本地事務讀已送出，這時候fescar允許業務通路該條資料，3W，在A使用者的份額branch未復原成功前，對其他使用者可見。
但是其他使用者并不能買該産品，必須等到産品份額復原到5萬，其他使用者才可以操作産品資料。

是以看了這個例子 真的有必要做到全局事務讀已送出麼？      

我們先來看一下Fescar的全局鎖的做法

Fescar一階段

1. 本地（Branch）在向TC注冊的時候，把本地事務需要修改的資料table+pks送出到server端申請鎖，拿到全局鎖後，才能送出本地事務
2. 全局鎖的結構：resourceId + table + pks
3. 鎖是存在server端 branchSession中      

Fescar二階段

一階段本地事務送出，db的鎖釋放了（for update鎖），但是全局鎖繼續保持，
直到二階段決議(注意釋放鎖的順序)：
1. 送出：TC 釋放鎖,通知branch送出後 (rm端異步處理)
2. 復原：TC 通知branch復原後,釋放鎖（rm端同步處理 執行undo_log）      

Fescar如何保障鎖的高效？

大家自己先思考下，最後給大家仔細解讀官方的demo，并分析fescar的性能問題      

Fescar目前開源版本全局鎖的實作

大家有興趣自己閱讀:com.alibaba.fescar.server.lock.DefaultLockManagerImpl      

官方的圖實在是做的太漂亮了，clone一份解讀 TC TM RM 以及全局鎖的擷取和釋放動作發生點

分支事務如何工作？關注全局鎖的擷取和釋放 特别是二階段commit和rollback全局鎖釋放的順序      

ATBranch.png

Fescar中 RM TM TC如何工作的？      

AT distribute transaction.png

看了這兩張圖，大家應該對fescar是如何工作的應該有一個大緻的了解了。☺
1、全局鎖的擷取
2、tm tc rm之間如何通信工作
3、隔離級别問題的思考      

最後我們來解讀一遍官方的demo

• branch1：update storage_tbl set count = count - ? where commodity_code = ?
• branch2：update account_tbl set money = money - ? where user_id = ?
• branch3：insert into order_tbl (user_id, commodity_code, count, money) values (?, ?, ?, ?)

1. 線程A：執行branch1（pk：55），執行branch2的時候發現沒錢了，扔了一個異常，那麼勢必需要復原branch1的份額。

• TM通知TC開始復原branch1份額中

1. 線程B：執行branch1（pk：55）

• 如果線程A中branch1（pk：55）已經復原成功了，那麼B線程可以正常拿到鎖走下去
• 如果線程A中branch1還未復原（resourceId+table+pk鎖未釋放）。當線程B發起branch1向server發起申請鎖，會直接失敗。

Fescar全局鎖簡單總結：操作一條記錄的分支事務，必須等待這條記錄的前一個分支事務執行結束（具體commit rollback情況分析如下），才能持有鎖。

其實相比XA的鎖，fescar在每個分支事務的一階段結束後都釋放了db的鎖，是以fescar的性能瓶頸應該在于二階段的執行速度（釋放鎖的快慢）

因為分布式事務在執行事務編排前，一般會校驗業務的正确性，是以發生復原的機率相對較低，是以先考慮二階段commit操作。

1. Commit場景分析：

TM通知server進行commit，server立馬釋 branch的鎖，然後再逐個通知RM送出
 消耗：1 rpc操作，（branch删除undo_log放在異步隊列裡面做）      

1. Rollback場景分析：

TM通知server進行rollback，server通知RM復原後立馬釋放 branch的鎖。
 消耗：1 + N的rpc操作 + N的復原sql操作      

是以總的來看fescar在commit的釋放全局鎖還是非常高效的。

1. server支援多台機器部署，應該如何改造？

    全局鎖的問題，鎖改造；
    全局事務向server0申請的，Branch1發到server1，branch2發到server2的問題，多機器恢複的情況，TC的改造

2. 全局鎖在Fescar中更新确實是沒有問題的，但是如果就是業務方需要手動調整DB資料呢？

    大膽猜測，依賴Fescar寫了一個管理平台 用來執行sql的。哈哈

3. 隔離級别的思考
    Fescar預設工作在，本地事務讀已送出，全局事務讀未送出。
    是否存在全局事務必須工作在【讀已送出】級别而不能工作在【讀未送出】的業務場景呢？
    大家大膽腦洞 這個問題值得探讨。

4. Fescar的文檔中說，是支援全局事務讀已送出的，那麼fescar是如何實作的呢？

   感興趣的同學可以試着讀一下com.alibaba.fescar.rm.datasource.exec.SelectForUpdateExecutor      

大家想讀源碼的話，可以重點關注一下幾個類。有問題一起探讨。

TM相關
com.alibaba.fescar.tm.api.TransactionalTemplate

RM相關
com.alibaba.fescar.rm.datasource.exec.SelectForUpdateExecutor
com.alibaba.fescar.rm.datasource.ConnectionProxy
com.alibaba.fescar.rm.datasource.exec.AbstractDMLBaseExecutor
com.alibaba.fescar.rm.RMHandlerAT

TC相關
com.alibaba.fescar.server.coordinator.DefaultCoordinator
com.alibaba.fescar.server.coordinator.DefaultCore
com.alibaba.fescar.server.lock.DefaultLockManagerImpl      

• Github：​​https://github.com/alibaba/fescar​​
• Fescar官方介紹：​​https://github.com/alibaba/fescar/wiki/Home_Chinese​​