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mysql 对XA事务的支持

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发表时间:2018-12-11 14:56

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

  1. 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

  2. XA END xid [SUSPEND [FOR MIGRATE]]   //结束一个XA事务,不支持[SUSPEND [FOR MIGRATE]]

  3. XA PREPARE xid 准备提交

  4. 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

  5. XA ROLLBACK xid  //回滚

  6. 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

  1. mysql> XA START 'xatest’;  //其中'xatest’就是xid的值

  2. Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

  3. mysql> insert into user(name) values("tianshozuhi");

  4. Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

  5. mysql> XA END 'xatest';

  6. Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

  7. mysql> XA PREPARE 'xatest';

  8. Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

  9. mysql> XA COMMIT 'xatest';

  10. 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:

  1. ERROR 1399 (XAE07): XAER_RMFAIL: The command cannot be executed

  2. 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:

  1. /∗

  2. Transaction branch identification: XID and NULLXID:

  3. ∗/

  4. #define XIDDATASIZE 128  /∗ size in bytes ∗/

  5. #define MAXGTRIDSIZE 64  /∗ maximum size in bytes of gtrid ∗/

  6. #define MAXBQUALSIZE 64  /∗ maximum size in bytes of bqual ∗/

  7. struct xid_t {

  8.    long formatID;     /* format identifier */

  9.    long gtrid_length; /* value 1-64 */

  10.    long bqual_length; /* value 1-64 */

  11.    char data[XIDDATASIZE];

  12.    };

  13. /∗

  14. A value of -1 in formatID means that the XID is null.

  15. ∗/

  16. typedef struct xid_t XID;

  17. /∗

  18. Declarations of routines by which RMs call TMs:

  19. ∗/

  20. extern int ax_reg(int, XID ∗, long);

  21. 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:

  1. 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:

  1. mysql>  XA RECOVER;

  2. +----------+--------------+--------------+--------------+

  3. | formatID | gtrid_length | bqual_length | data         |

  4. +----------+--------------+--------------+--------------+

  5. |        1 |            6 |            6 | g12345b67890 |

  6. +----------+--------------+--------------+--------------+

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。

  1. import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXAConnection;

  2. import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXid;

  3. import javax.sql.XAConnection;

  4. import javax.transaction.xa.XAException;

  5. import javax.transaction.xa.XAResource;

  6. import javax.transaction.xa.Xid;

  7. import java.sql.Connection;

  8. import java.sql.DriverManager;

  9. import java.sql.PreparedStatement;

  10. import java.sql.SQLException;

  11. public class MysqlXAConnectionTest {

  12.   public static void main(String[] args) throws SQLException {

  13.      //true表示打印XA语句,,用于调试

  14.      boolean logXaCommands = true;

  15.      // 获得资源管理器操作接口实例 RM1

  16.      Connection conn1 = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "shxx12151022");

  17.      XAConnection xaConn1 = new MysqlXAConnection((com.mysql.jdbc.Connection) conn1, logXaCommands);

  18.      XAResource rm1 = xaConn1.getXAResource();

  19.      // 获得资源管理器操作接口实例 RM2

  20.      Connection conn2 = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root",

  21.            "shxx12151022");

  22.      XAConnection xaConn2 = new MysqlXAConnection((com.mysql.jdbc.Connection) conn2, logXaCommands);

  23.      XAResource rm2 = xaConn2.getXAResource();

  24.      // AP请求TM执行一个分布式事务,TM生成全局事务id

  25.      byte[] gtrid = "g12345".getBytes();

  26.      int formatId = 1;

  27.      try {

  28.         // ==============分别执行RM1和RM2上的事务分支====================

  29.         // TM生成rm1上的事务分支id

  30.         byte[] bqual1 = "b00001".getBytes();

  31.         Xid xid1 = new MysqlXid(gtrid, bqual1, formatId);

  32.         // 执行rm1上的事务分支

  33.         rm1.start(xid1, XAResource.TMNOFLAGS);//One of TMNOFLAGS, TMJOIN, or TMRESUME.

  34.         PreparedStatement ps1 = conn1.prepareStatement("INSERT into user(name) VALUES ('tianshouzhi')");

  35.         ps1.execute();

  36.         rm1.end(xid1, XAResource.TMSUCCESS);

  37.         // TM生成rm2上的事务分支id

  38.         byte[] bqual2 = "b00002".getBytes();

  39.         Xid xid2 = new MysqlXid(gtrid, bqual2, formatId);

  40.         // 执行rm2上的事务分支

  41.         rm2.start(xid2, XAResource.TMNOFLAGS);

  42.         PreparedStatement ps2 = conn2.prepareStatement("INSERT into user(name) VALUES ('wangxiaoxiao')");

  43.         ps2.execute();

  44.         rm2.end(xid2, XAResource.TMSUCCESS);

  45.         // ===================两阶段提交================================

  46.         // phase1:询问所有的RM 准备提交事务分支

  47.         int rm1_prepare = rm1.prepare(xid1);

  48.         int rm2_prepare = rm2.prepare(xid2);

  49.         // phase2:提交所有事务分支

  50.         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

  51.         if (rm1_prepare == XAResource.XA_OK

  52.               && rm2_prepare == XAResource.XA_OK

  53.               ) {//所有事务分支都prepare成功,提交所有事务分支

  54.            rm1.commit(xid1, onePhase);

  55.            rm2.commit(xid2, onePhase);

  56.         } else {//如果有事务分支没有成功,则回滚

  57.            rm1.rollback(xid1);

  58.            rm1.rollback(xid2);

  59.         }

  60.      } catch (XAException e) {

  61.         // 如果出现异常,也要进行回滚

  62.         e.printStackTrace();

  63.      }

  64.   }

  65. }

   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:

  1. Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA START 0x673132333435,0x623030303031,0x1

  2. Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA END 0x673132333435,0x623030303031,0x1

  3. Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA START 0x673132333435,0x623030303032,0x1

  4. Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA END 0x673132333435,0x623030303032,0x1

  5. Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA PREPARE 0x673132333435,0x623030303031,0x1

  6. Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA PREPARE 0x673132333435,0x623030303032,0x1

  7. Fri Feb 02 18:09:29 CST 2018 DEBUG: Executing XA statement: XA COMMIT 0x673132333435,0x623030303031,0x1

  8. 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

  1. public class MysqlXAConnection extends MysqlPooledConnection implements XAConnection, XAResource {

  2.  private com.mysql.jdbc.Connection underlyingConnection;

  3.  private Log log;

  4.  protected boolean logXaCommands;

  5.  

  6.  //构造方法

  7.  public MysqlXAConnection(com.mysql.jdbc.Connection connection, boolean logXaCommands) throws SQLException {

  8.    super(connection);

  9.    this.underlyingConnection = connection;

  10.    this.log = connection.getLog();

  11.    this.logXaCommands = logXaCommands;

  12. }

  13. }

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

  1. public XAResource getXAResource() throws SQLException {

  2.    return this;

  3. }

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

  1. public void start(Xid xid, int flags) throws XAException {

  2.    //1、封装XA命令

  3.    StringBuilder commandBuf = new StringBuilder(MAX_COMMAND_LENGTH);

  4.    commandBuf.append("XA START ");

  5.    appendXid(commandBuf, xid);

  6.  

  7.    //2、添加flag标记

  8.    switch (flags) {

  9.        case TMJOIN:

  10.            commandBuf.append(" JOIN");

  11.            break;

  12.        case TMRESUME:

  13.            commandBuf.append(" RESUME");

  14.            break;

  15.        case TMNOFLAGS:

  16.            // no-op

  17.            break;

  18.        default:

  19.            throw new XAException(XAException.XAER_INVAL);

  20.    }

  21.    

  22.    //执行命令

  23.    dispatchCommand(commandBuf.toString());

  24.    this.underlyingConnection.setInGlobalTx(true);

  25. }

   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


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