MySQL 5.7 完美的分布式事务支持

Two Phase Commit Protocol

分布式事务通常采用2PC协议,全称Two Phase Commitment Protocol。该协议主要为了解决在分布式数据库场景下,所有节点间数据一致性的问题。在分布式事务环境下,事务的提交会变得相对比较复杂,因为多个节点的存在,可能存在部分节点提交失败的情况,即事务的ACID特性需要在各个数据库实例中保证。总而言之,在分布式提交时,只要发生一个节点提交失败,则所有的节点都不能提交,只有当所有节点都能提交时,整个分布式事务才允许被提交。

分布式事务通过2PC协议将提交分成两个阶段

prepare;

commit/rollback

第一阶段的prepare只是用来询问每个节点事务是否能提交,只有当得到所有节点的“许可”的情况下,第二阶段的commit才能进行,否则就rollback。需要注意的是:prepare成功的事务,则必须全部提交。

MySQL分布式事务

一直以来,MySQL数据库是支持分布式事务的,但是只能说是有限的支持,具体表现在:

已经prepare的事务,在客户端退出或者服务宕机的时候,2PC的事务会被回滚

在服务器故障重启提交后,相应的Binlog被丢失

上述问题存在于MySQL数据库长达数十年的时间,直到MySQL-5.7.7版本,官方才修复了该问题。 虽然InnoSQL早已在5.5版本修复,但是对比官方的修复方案,我们真的做的没有那么的优雅 。下面将会详细介绍下该问题的具体表现和官方修复方法,这里分别采用官方MySQL-5.6.27版本(未修复)和MySQL-5.7.9版本(已修复)进行验证。

先来看下存在的问题,我们先创建一个表如下:

create table t(
    id int auto_increment primary key,
    a int
)engine=innodb;

对于上述表,通过如下操作进行数据插入:

mysql> XA START 'mysql56';
mysql> INSERT INTO t VALUES(1,1);
mysql> XA END 'mysql56';
mysql> XA PREPARE 'mysql56'

通过上面的操作,用户创建了一个分布式事务,并且prepare没有返回错误,说明该分布式事务可以被提交。通过命令XA RECOVER查看显示如下结果:

mysql> XA RECOVER;
+----------+--------------+--------------+---------+
| formatID | gtrid_length | bqual_length | data    |
+----------+--------------+--------------+---------+
| 1        | 7            | 0            | mysql56 |
+----------+--------------+--------------+---------+

若这时候用户退出客户端后重连,通过命令xa recover会发现刚才创建的2PC事务不见了。 即prepare成功的事务丢失了,不符合2PC协议规范!!!

产生上述问题的主要原因在于:MySQL-5.6版本在客户端退出的时候,自动把已经prepare的事务回滚了,那么MySQL为什么要这样做?这主要取决于MySQL的内部实现,MySQL-5.7以前的版本,对于prepare的事务, MySQL是不会记录binlog的 (官方说是减少fsync,起到了优化的作用)。只有当分布式事务提交的时候才会把前面的操作写入binlog信息,所以对于binlog来说, 分布式事务与普通的事务没有区别 ,而prepare以前的操作信息都保存在连接的IO_CACHE中,如果这个时候客户端退出了,以前的binlog信息都会被丢失,再次重连后允许提交的话,会造成Binlog丢失,从而造成主从数据的不一致,所以官方在客户端退出的时候直接把已经prepare的事务都回滚了!

官方的做法,貌似干得很漂亮,牺牲了一点标准化的东西,至少保证了主从数据的一致性。但其实不然,若用户已经prepare后在客户端退出之前,MySQL发生了宕机,这个时候又会怎样?

MySQL在某个分布式事务prepare成功后宕机,宕机前操作该事务的连接并没有断开,这个时候已经prepare的事务并不会被回滚,所以在MySQL重新启动后,引擎层通过recover机制能恢复该事务。当然该事务的Binlog已经在宕机过程中被丢失,这个时候,如果去提交,则会造成主从数据的不一致, 即提交没有记录Binlog,从上丢失该条数据。 所以对于这种情况,官方一般建议直接回滚已经prepare的事务。

以上是MySQL-5.7以前版本MySQL在分布式事务上的各种问题,那么MySQL-5.7版本官方做了哪些改进?这个可以从官方的 WL#6860 描述上得到一些信息,我们还是本着没有实践就没有发言权的态度,从具体的操作上来分析下MySQL-5.7的改进方法:

还是以上面同样的表结构进行同样的操作如下:

mysql> XA START 'mysql57';
mysql> INSERT INTO t VALUES(1,1);
mysql> XA END 'mysql57';
mysql> XA PREPARE 'mysql57'

这个时候,我们通过mysqlbinlog来查看下Master上的Binlog,结果如下:

MySQL 5.7 完美的分布式事务支持

MySQL 5.7 完美的分布式事务支持

同时也对比下Slave上的Relay log,如下:

MySQL 5.7 完美的分布式事务支持

MySQL 5.7 完美的分布式事务支持

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