XA 分布式事务原理（转）

XA是由X/Open组织提出的分布式事务的规范。 XA规范主要定义了(全局)事务管理器(TM)和(局 部)资源管理器(RM)之间的接口。主流的关系型 数据库产品都是实现了XA接口的。
 XA接口是双向的系统接口，在事务管理器 （TM）以及一个或多个资源管理器（RM）之 间形成通信桥梁。
 XA之所以需要引入事务管理器是因为，在分布 式系统中，从理论上讲两台机器理论上无法达 到一致的状态，需要引入一个单点进行协调。
 由全局事务管理器管理和协调的事务，可以跨 越多个资源（如数据库或JMS队列）和进程。 全局事务管理器一般使用 XA 二阶段提交协议 与数据库进行交互。

       资源管理器（resource manager）：用来管理系统资源，是通向事务资源的途径。数据库就是一种资源管理器。资源管理还应该具有管理事务提交或回滚的能力。
事务管理器（transaction manager）：事务管理器是分布式事务的核心管理者。事务管理器与每个资源管理器（resource manager）进行通信，协调并完成事务的处理。事务的各个分支由唯一命名进行标识
Xid 接口 Xid, Xid 接口是 X/Open 事务标识符 XID 结构的 Java 映射。此接口指定三个访问器方法，以检索全局事务格式 ID、全局事务 ID 和分支限定符。Xid 接口供事务管理器和资源管理器使用。此接口对应用程序不可见。
XA 不能自动提交。

分段提交
XA需要两阶段提交: prepare 和 commit. 
第一阶段为 准备（prepare）阶段。即所有的参与者准备执行事务并锁住需要的资源。参与者ready时，向transaction manager报告已准备就绪。 
第二阶段为提交阶段（commit）。当transaction manager确认所有参与者都ready后，向所有参与者发送commit命令。 

假设有两个Connection, con1, con2, 大体的过程如下 .

con1 = XAResouce1.getConnection...     
con2 = XAResouce2.getConnection...   
 
con1 do some thing.     
con2 do some thing.     
after they finish.     
 
pre1 = XAResouce1.prepare();     
pre2 = XAResouce2.prepare();     
 
if( both pre1 and pre2 are OK）{     
XAResouce1 and 2 commit     
}else {     
XAResouce1 and 2 rollback     
}    

事务协调/管理者
因为XA 事务是基于两阶段提交协议的，所以需要有一个事务协调者（transaction manager）来保证所有的事务参与者都完成了准备工作(第一阶段)。如果事务协调者（transaction manager）收到所有参与者都准备好的消息，就会通知所有的事务都可以提交了（第二阶段）。MySQL 在这个XA事务中扮演的是参与者的角色，而不是事务协调者（transaction manager）。

测试用例

import com.alibaba.druid.pool.xa.DruidXADataSource;
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.io.IOException;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.util.Properties;
 
 
class DistributeTransaction {
 
    private Properties props;
    private String propertyfile = "jdbc.properties";
 
    private String sql_1 = "delete from test3 where pk_t=3;";
    private String sql_2 = "INSERT INTO test(name) VALUES('tyz');";
 
    DistributeTransaction() {
        Connection connection_1 = null;
        Connection connection_2 = null;
        DruidXADataSource xaDataSource_1 = null;
        DruidXADataSource xaDataSource_2 = null;
        Xid xid_1 = null;
        Xid xid_2 = null;
        XAConnection xaConnection_1 = null;
        XAConnection xaConnection_2 = null;
        XAResource xaResource_1 = null;
        XAResource xaResource_2 = null;
 
        try {
            props = new Properties();
            props.load(getClass().getResourceAsStream(propertyfile));
        } catch (IOException io) {
            System.err.println("Error while accessing the properties file (" + propertyfile + "). Abort.");
            System.exit(1);
        }
 
        DruidXADataSource[] xaDataSources = initXADataSource();
        xaDataSource_1 = xaDataSources[0];
        xaDataSource_2 = xaDataSources[1];
 
        XAConnection[] xaConnections = initXAConnection(xaDataSource_1, xaDataSource_2);
        xaConnection_1 = xaConnections[0];
        xaConnection_2 = xaConnections[1];
 
        xaResource_1 = initXAResource(xaConnection_1);
        xaResource_2 = initXAResource(xaConnection_2);
 
        connection_1 = getDatabaseConnection(xaConnection_1);
        connection_2 = getDatabaseConnection(xaConnection_2);
 
        // create a separate branch for a common transaction
        Xid[] xids = createXID();
        xid_1 = xids[0];
        xid_2 = xids[1];
 
        try {
            execBranch(connection_1, xaResource_1, xid_1, sql_1);
            execBranch(connection_2, xaResource_2, xid_2, sql_2);
 
            if (prepareCommit(xaResource_1, xid_1) == XAResource.XA_OK &&
                    prepareCommit(xaResource_2, xid_2) == XAResource.XA_OK) {
                commitBranch(xaResource_1, xid_1);
                commitBranch(xaResource_2, xid_2);
            } else {
                throw new RuntimeException();
            }
        } catch (Exception e) {
            rollbackBranch(xaResource_1, xid_1);
            rollbackBranch(xaResource_2, xid_2);
        }
    }
 
    DruidXADataSource[] initXADataSource() {
        System.out.print("Create a XADataSource_1 data source: ");
        DruidXADataSource xaDataSource_1 = new DruidXADataSource();
        xaDataSource_1.setDbType(props.getProperty("db1.dbtype"));
        xaDataSource_1.setUrl(props.getProperty("db1.url"));
        xaDataSource_1.setUsername(props.getProperty("db1.username"));
        xaDataSource_1.setPassword(props.getProperty("db1.password"));
        System.out.println("Okay.");
 
        System.out.print("Create a XADataSource_2 data source: ");
        DruidXADataSource xaDataSource_2 = new DruidXADataSource();
        xaDataSource_2.setDbType(props.getProperty("db2.dbtype"));
        xaDataSource_2.setUrl(props.getProperty("db2.url"));
        xaDataSource_2.setUsername(props.getProperty("db2.username"));
        xaDataSource_2.setPassword(props.getProperty("db2.password"));
        System.out.println("Okay.");
        return new DruidXADataSource[]{xaDataSource_1, xaDataSource_2};
    }
 
    XAConnection[] initXAConnection(DruidXADataSource xaDataSource_1, DruidXADataSource xaDataSource_2) {
        XAConnection xaconn_1 = null;
        XAConnection xaconn_2 = null;
        try {
            System.out.print("Set up DB_1 XA connection: ");
            xaconn_1 = xaDataSource_1.getXAConnection();
            System.out.println("Okay.");
 
            System.out.print("Set up DB_2 XA connection: ");
            xaconn_2 = xaDataSource_2.getXAConnection();
            System.out.println("Okay.");
        } catch (SQLException e) {
            sqlerr(e);
        }
        return new XAConnection[]{xaconn_1, xaconn_2};
    }
 
    XAResource initXAResource(XAConnection xacon) {
        XAResource xares = null;
        try {
            System.out.print("Setting up a XA resource: ");
            xares = xacon.getXAResource();
            System.out.println("Okay.");
        } catch (SQLException e) {
            sqlerr(e);
        }
        return xares;
    }
 
    Connection getDatabaseConnection(XAConnection xacon) {
        Connection con = null;
        try {
            System.out.print("Establish database connection: ");
            con = xacon.getConnection();
            con.setAutoCommit(false);
            System.out.println("Okay.");
        } catch (SQLException e) {
            sqlerr(e);
        }
        return con;
    }
 
    Xid[] createXID() {
        Xid xid_1 = null;
        byte[] gid_1 = new byte[1];
        byte[] bid_1 = new byte[1];
        gid_1[0] = (Byte.decode(props.getProperty("xid.global"))).byteValue();
        bid_1[0] = (Byte.decode(props.getProperty("xid.branch.db_1"))).byteValue();
        System.out.print("Creating an XID (" + Byte.toString(gid_1[0]) + ", " + Byte.toString(bid_1[0]) + ") for DB_1: ");
        xid_1 = new MysqlXid(gid_1, bid_1, 0);
        System.out.println("Okay.");
 
        Xid xid_2 = null;
        byte[] gid_2 = new byte[1];
        byte[] bid_2 = new byte[1];
        gid_2[0] = (Byte.decode(props.getProperty("xid.global"))).byteValue();
        bid_2[0] = (Byte.decode(props.getProperty("xid.branch.db_2"))).byteValue();
        System.out.print("Creating an XID (" + Byte.toString(gid_2[0]) + ", " + Byte.toString(bid_2[0]) + ") for DB_2: ");
        xid_2 = new MysqlXid(gid_2, bid_2, 0);
        System.out.println("Okay.");
        return new Xid[]{xid_1, xid_2};
    }
 
    void execBranch(Connection con, XAResource xares, Xid xid, String sql) {
        try {
            xares.start(xid, XAResource.TMNOFLAGS);
            Statement stmt = con.createStatement();
            stmt.executeUpdate(sql);
            xares.end(xid, XAResource.TMSUCCESS);
        } catch (XAException e) {
            System.err.println("XA exception caught:");
            System.err.println("Cause  : " + e.getCause());
            System.err.println("Message: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (SQLException e) {
            sqlerr(e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
 
    int prepareCommit(XAResource xares, Xid xid) {
        int rc = 0;
        System.out.print("Prepare XA branch (" +
                Byte.toString((xid.getGlobalTransactionId())[0]) + ", " +
                Byte.toString((xid.getBranchQualifier())[0]) + "): ");
        try {
            xares.prepare(xid);
        } catch (XAException e) {
            xaerr(e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("Okay.");
        return rc;
    }
 
    void commitBranch(XAResource xares, Xid xid) {
        System.out.print("Commit XA branch (" +
                Byte.toString((xid.getGlobalTransactionId())[0]) + ", " +
                Byte.toString((xid.getBranchQualifier())[0]) + "): ");
        try {
            // second parameter is 'false' since we have a two phase commit
            xares.commit(xid, false);
        } catch (XAException e) {
            xaerr(e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("Okay.");
    }
 
    void rollbackBranch(XAResource xares, Xid xid) {
        System.out.print("Rollback XA branch (" +
                Byte.toString((xid.getGlobalTransactionId())[0]) + ", " +
                Byte.toString((xid.getBranchQualifier())[0]) + "): ");
        try {
            xares.rollback(xid);
        } catch (XAException e) {
            xaerr(e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("Okay.");
    }
 
    void sqlerr(SQLException exception) {
        System.err.println("FAILED.");
        while (exception != null) {
            System.err.println("==> SQL Exception caught");
            System.err.println("--> SQLCODE : " + exception.getErrorCode());
            System.err.println("--> SQLSTATE: " + exception.getSQLState());
            System.err.println("--> Message : " + exception.getMessage());
            exception = exception.getNextException();
        }
    }
 
    void xaerr(XAException exception) {
        System.err.println("FAILED.");
        System.err.println("==> XA Exception caught");
        System.err.println("--> Cause  : " + exception.getCause());
        System.err.println("--> Message: " + exception.getMessage());
        exception.printStackTrace();
    }
 
    public static void main (String args[]) {
        new DistributeTransaction();
    }
 
}

XA性能局限性

效率低下，准备阶段的成本持久，全局事务状态的成本持久，性能与本地事务相差10倍左右；
提交前，出现故障难以恢复和隔离问题。

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