极客时间已完结课程限时免费阅读

加餐 | TCC如何实现指令执行的原子性？

加餐 | TCC如何实现指令执行的原子性？-极客时间

加餐 | TCC如何实现指令执行的原子性？

2020-06-28 韩健 来自北京
《分布式协议与算法实战》
课程介绍

讲述：于航

时长09:42大小8.88M

你好，我是韩健。
在上一讲我提到，虽然 MySQL XA 能实现数据层的分布式事务，解决多个 MySQL 操作的事务问题，但我现在负责的这套业务系统还面临别的问题：在接收到外部的指令后，我需要访问多个内部系统，执行指令约定的操作，而且，还必须保证指令执行的原子性（也就是事务要么全部成功，要么全部失败）。
那么我是如何实现指令执行的原子性呢？答案是 TCC。
在我看来，上一讲中，基于二阶段提交协议的 XA 规范，实现的是数据层面操作的事务，而 TCC 能实现业务层面操作的事务。
对你来说，理解了二阶段提交协议和 TCC 后，你可以从数据层面到业务层面，更加全面理解如何实现分布式事务了，这样一来，当你在日常工作中，需要实现操作的原子性或者系统状态的一致性时，就知道该如何处理了。
那么为了帮助你更好地理解 TCC，咱们还是先来看一道思考题。
我以如何实现订票系统为例，假设现在要实现一个企鹅订票系统，给内部员工提供机票订购服务，但在实现订票系统时，我们需要考虑这样的情况：
我想从深圳飞北京，但这时没有直达的机票，要先定深圳航空的航班，从深圳去上海，然后再定上海航空的航班，从上海去北京。
因为我的目的地是北京，所以如果只有一张机票订购成功，肯定是不行的，这个系统必须保障 2 个订票操作的事务要么全部成功，要么全部不成功。那么该如何实现 2 个订票操作的事务呢？
带着这个问题，我们进入今天的学习，先来了解一下什么是 TCC。

什么是 TCC？

在04 讲，我们介绍了 TCC，你如果对 TCC 不熟悉，或者忘记了，那么可以回过头复习一下。在这里，我只想补充一点，那就是：你可以对比二阶段提交协议来理解，TCC 包含的预留、确认或撤销这 2 个阶段，比如：
Try 是指预留，它和二阶段提交协议中，提交请求阶段的操作类似，具体来说就是，系统会将需要确认的资源预留、锁定，确保确认操作一定能执行成功。
Confirm 是指确认，它呢和二阶段提交协议中，提交执行阶段的操作类似，具体是指，系统将最终执行的操作。
Cancel 是指撤销，比较像二阶段提交协议中的回滚操作，具体指系统将撤销之前预留的资源，也就是撤销已执行的预留操作对系统产生的影响。
在我看来，二阶段提交协议和 TCC 的目标，都是为了实现分布式事务，这也就决定了它们“英雄所见略同”，在思想上是类似的，但我再次强调一下，这两个算法解决的问题场景是不同的，一个是数据层面，一个是业务层面，这就决定了它们在细节实现是不同的。所以接下来，我们就一起看看 TCC 的细节。
为了更好地演示 TCC 的原理，我们假设深圳航空、上海航空分别为订票系统提供了以下 3 个接口：机票预留接口、确认接口和撤销接口。
那么这时，订票系统可以这样来实现操作的事务：
首先，订票系统调用 2 个航空公司的机票预留接口，向 2 个航空公司申请机票预留。
如果两个机票都预留成功，那么订票系统将执行确认操作，也就是订购机票。
但如果此时有机票没有预留成功（比如深圳航空的从深圳到上海的机票），那这时该怎么办呢？这时订票系统就需要通过撤销接口来撤销订票请求。
你看这样，我们就实现了订票操作的事务了。TCC 是不是也很容易理解呢？答案是肯定的，那它难在哪儿呢？
在我看来，TCC 的难点不在于理解 TCC 的原理，而在于如何根据实际场景特点来实现预留、确认、撤销三个操作。所以，为帮助你更深刻的理解 TCC 三操作的实现要点，我将以一个实际项目具体说一说。

如何通过 TCC 指令执行的原子性？

我在一开始提到，当我接收到外部指令时，需要实现操作 1、2、3，其中任何一个操作失败，我都需要暂停指令执行，将系统恢复到操作未执行状态，然后再重试。
其中，操作 1、2、3 的含义具体如下。
操作 1：生成指定 URL 页面对应的图片，并持久化存储。
操作 2：调用内部系统 1 的接口，禁用指定域名的访问权限。
操作 3：通过 MySQL XA 更新多个数据库的数据记录。
那么我是如何使用 TCC 来解决这个问题的呢？答案是我在实现每个操作时，都会分别实现相应的预留、确认、撤销三操作。
首先，因为操作 1 是生成指定 URL 页面对应的图片，我是这么实现 TCC 三操作的。
预留操作：生成指定页面的图片，并存储到本地。
确认操作：更新操作 1 状态为完成。
撤销操作：删除本地存储的图片。
其次，因为操作 2 是调用内部系统 1 的接口，禁用该域名的访问权限，那么，我是这么实现 TCC 三操作的。
预留操作：调用的内部系统 1 的禁用指定域名的预留接口。这时我们先通知系统 1 预留相关的资源。
确认操作：调用的内部系统 1 的禁用指定域名的确认接口。我们执行禁用域名的操作，这时，禁用域名的操作的生效了。
撤销操作：调用的内部系统 1 的禁用指定域名的撤销接口。我们撤销对该域名的禁用，并通知内部系统 1 释放相关的预留资源。
最后，操作 3 是通过 MySQL XA 更改多个 MySQL 数据库中的数据记录，并实现数据更新的事务。我是这么实现 TCC 三操作的：
预留操作：执行 XA START 和 XA END 准备好事务分支操作，并调用 XA PREPARE，执行二阶段提交协议的提交请求阶段，预留相关资源。
确认操作：调用 XA COMMIT 执行确认操作。
撤销操作：调用 XA ROLLBACK 执行回滚操作，释放在 Try 阶段预留的资源。
在这里，你可以看到，确认操作是预留操作的下一个操作，而撤销操作则是用来撤销已执行的预留操作对系统产生的影响，类似在复制粘贴时，我们通过“Ctrl Z”撤销“Ctrl V”操作的执行，就像下图的样子。而这是理解 TCC 的关键，我希望你能注意到。
这样一来，在操作 1、2、3 的预留操作执行结束，如果预留操作都执行成功了，那么我将执行确认操作，继续向下执行。但如果预留操作只是部分执行成功，那么我将执行撤销操作，取消预留操作执行对系统产生的影响。通过这种方式（指令对应的操作要么全部执行，要么全部不执行），我就能实现指令执行的原子性了。
另外，在实现确认、撤销操作时，有一点需要我们尤为注意，因为这两个操作在执行时可能会重试，所以，它们需要支持幂等性。

内容小结

本节课我主要带你了解了 TCC，以及如何使用 TCC 实现分布式事务。我希望你明确这样几个重点。
1.TCC 是个业务层面的分布式事务协议，而 XA 规范是数据层面的分布式事务协议，这也是 TCC 和 XA 规范最大的区别。
2.TCC 与业务耦合紧密，在实际场景使用时，需要我们根据场景特点和业务逻辑来设计相应的预留、确认、撤销操作，相比 MySQL XA，有一定的编程开发工作量。
3. 本质上而言，TCC 是一种设计模式，也就是一种理念，它没有与任何技术（或实现）耦合，也不受限于任何技术，对所有的技术方案都是适用的。
最后，我想补充的是，因为 TCC 是在业务代码中编码实现的，所以，TCC 可以跨数据库、跨业务系统实现资源管理，满足复杂业务场景下的事务需求，比如，TCC 可以将对不同的数据库、不同业务系统的多个操作通过编码方式，转换为一个原子操作，实现事务。
另外，因为 TCC 的每一个操作对于数据库来讲，都是一个本地数据库事务，那么当操作结束时，本地数据库事务的执行也就完成了，所以相关的数据库资源也就被释放了，这就能避免数据库层面的二阶段提交协议长时间锁定资源，导致系统性能低下的问题。

课堂思考

我提到了自己通过 TCC 解决了指令执行的原子性问题。那么你不妨想想，为什么 TCC 能解决指令执行的原子性问题呢？欢迎在留言区分享你的看法，与我一同讨论。
最后，感谢你的阅读，如果这节课让你有所收获，也欢迎你将它分享给更多的朋友。
分享给需要的人，Ta购买本课程，你将得18元
生成海报并分享

赞 8

提建议

© 版权归极客邦科技所有，未经许可不得传播售卖。 页面已增加防盗追踪，如有侵权极客邦将依法追究其法律责任。
上一篇
加餐 | MySQL XA是如何实现分布式事务的？
下一篇
16 | InfluxDB企业版一致性实现剖析：他山之石，可以攻玉
 写留言

精选留言(17)

  • Dovelol
    2020-06-29
    老师好，想问下，如果有3个服务调用，都会涉及到update数据库等操作，那预留资源具体是怎么预留的呢？开启事务，修改，不commit？然后等着commit请求过来后在commit数据库事务吗？

    作者回复: 加一颗星:）,可以引入一个额外字段，在预留阶段，更新额外字段的值，在确认阶段，将额外字段的值更新到原计划更新的那个字段。

    共 5 条评论
    15
  • hello
    2020-06-29
    老师，再请教您一个问题，TCC有什么好的开源实现可供借鉴没？

    作者回复: 加一颗星:)，tcc-transaction、seata等，可以了解下。

    共 4 条评论
    12
  • dra
    2020-06-28
    良心课程，老师用心了。专栏虽完结，还在不停加餐，为学员提供知识服务
    共 1 条评论
    9
  • Corner
    2020-06-30
    首先感谢老师长久以来坚持持续加餐和优化。然后有一个问题需要请教一下，在预留阶段有哪些常用的数据处理手段呢？是否数据上都要为预留操作增加相应的字段标记。

    作者回复: 加一颗星:)，比如，可以通过状态位、标志位来标记。

    7
  • hello
    2020-06-29
    老师，请教您一个问题，您文中举例操作1，操作2，操作3这三个操作都各自实现TCC（预留操作、确认操作、撤销操作），那TCC都是针对单个操作（如针对操作1、操作2、操作3）实现，那要实现操作1+操作2+操作3这三个操作要么全成功，要么全失败如如何达到的？

    作者回复: 加一颗星:)，如果三个操作的预留操作都成功了，就执行对应的确认操作，如果有任何一个不成功，就执行“已执行成功的预留操作”对应的撤销操作，这样，都回到了最初的状态。

    共 3 条评论
    6
  • Geek_7a6fde
    2021-10-07
    原文问题：我提到了自己通过 TCC 解决了指令执行的原子性问题。那么你不妨想想，为什么 TCC 能解决指令执行的原子性问题呢？ 个人理解回答：TCC的try阶段可以预留或者锁定资源，就当于对该资源加锁，加锁了肯定就可以保证原子性了，confirm或cancel就是相当于释放锁
    1
  • Heaven
    2020-08-21
    在执行的过程中,TCC利用了二阶段提交的思想,既能够锁定成功,就相当于收到了锁定的确认操作,只有在所有的锁定确认收到了,才可以继续执行Confrim操作,在执行Confrim操作的时候,就不允许失败的存在,即使挂了,也会有后来人再上线的时候重新顶替上去
    1
  • Psyduck
    2020-07-01
    非常感谢老师，之前在看 TCC 时还是很模糊的感觉，通过这篇文章的讲解感觉清晰多了。
    1
  • i_chase
    2022-12-18 来自广东
    也就是说，tcc做了如下假设：预留资源成功了，那么confirm/cancel就一定是成功的？
  • NieXY
    2022-10-07 来自浙江
    为什么说tcc是最终一致性？感觉它也是应用了二阶段提交的思想，应该是强一致性啊
  • once
    2022-09-13 来自安徽
    这篇说的很好, 让我了解了TCC的实现理论思想, 其实有点像库存中的 预占 后扣减or释放
  • 上帝打草稿
    2021-10-03
    如果操作2在确认操作时，突然宕机了怎么办
    共 1 条评论
  • 竹马彦四郎的好朋友影...
    2021-02-10
    再一次完结撒花~
  • kylexy_0817
    2020-10-18
    韩老师辛苦了。想问题下，在项目中使用TCC，是否需要额外的点存放着数据变更前的快照呢？因为好让在cancel的时候恢复？

    作者回复: 加一颗星:)，可以的

  • Simple
    2020-08-25
    老师你好，对下面这句话没理解： 另外，因为 TCC 的每一个操作对于数据库来讲，都是一个本地数据库事务，那么当操作结束时，本地数据库事务的执行也就完成了，所以相关的数据库资源也就被释放了，这就能避免数据库层面的二阶段提交协议长时间锁定资源，导致系统性能低下的问题。 问题： tcc不也需要try吗？只有所有服务都try成功了，才能提交，在等待所有业务都try成功的过程中还是会锁定资源，感觉和二阶段一样存在资源锁定问题
    展开
    共 2 条评论
  • 林绍灏
    2020-07-08
    老师讲得真的很好，终于弄通了TCC
  • 欧阳
    2020-07-01
    受益匪浅！感谢老师！