近日，2017云棲大會(huì)·深圳峰會(huì)如期舉行，多項(xiàng)阿里云新產(chǎn)品對外發(fā)布。在企業(yè)級互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分會(huì)場，來自阿里中間件（Aliware）的技術(shù)專家及合作伙伴，為現(xiàn)場參會(huì)嘉賓帶來最新的傳統(tǒng)IT架構(gòu)到企業(yè)級互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)跨越式升級、實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的產(chǎn)品及解決方案。其中高級技術(shù)專家姜宇在分享中帶來的Aliware新產(chǎn)品—全局事務(wù)服務(wù)（GlobalTransactionService，簡稱GTS），在分布式事務(wù)處理上帶來的高性能和技術(shù)創(chuàng)新令到場參會(huì)的各路技術(shù)專家眼前一亮。

Aliware新成員—全局事務(wù)服務(wù)GTS技術(shù)分享現(xiàn)場

分布式事務(wù)背景

OLTP領(lǐng)域中很多業(yè)務(wù)場景都會(huì)面臨事務(wù)一致性的需求，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)常以單體應(yīng)用形式存在，只需借助特有數(shù)據(jù)訪問技術(shù)和框架，結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫自帶的事務(wù)管理機(jī)制來實(shí)現(xiàn)事務(wù)一致性的要求。而目前大型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和平臺往往是由一系列分布式系統(tǒng)構(gòu)建而成，平臺和技術(shù)架構(gòu)也是流派紛呈。

尤其是微服務(wù)架構(gòu)盛行的今天，一個(gè)看似簡單的功能，內(nèi)部可能需要調(diào)用多個(gè)“服務(wù)”并操作多個(gè)數(shù)據(jù)庫或分片來實(shí)現(xiàn)，單一技術(shù)手段和解決方案已無法滿足這些復(fù)雜應(yīng)用場景。因此，分布式系統(tǒng)架構(gòu)中分布式事務(wù)是一個(gè)繞不過去的挑戰(zhàn)。什么是分布式事務(wù)？簡單的說，就是一次大操作由不同小操作組成，這些小操作分布在不同服務(wù)器上，分布式事務(wù)需要保證這些小操作要么全部成功，要么全部失敗。

本質(zhì)上來說，分布式事務(wù)就是為了保證不同數(shù)據(jù)庫或消息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性。

分布式事務(wù)三大難題：一致性、高性能和易用性

分布式系統(tǒng)的事務(wù)一致性本身是一個(gè)技術(shù)難題，沒有一種簡單完美的方案能夠應(yīng)對所有場景，很難兼顧事務(wù)一致性，高性能與易用性。三者缺一，則適用場景大大受限，實(shí)用價(jià)值不高。

首先是一致性：要求在各種異常情況下保證數(shù)據(jù)是強(qiáng)一致的。目前最常見的一致性解決方案是最終一致性方案，通常是結(jié)合消息中間件實(shí)現(xiàn)，在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中廣泛使用。最終一致性實(shí)現(xiàn)方案比較復(fù)雜，開發(fā)、運(yùn)維成本高，并且與強(qiáng)一致相比，業(yè)務(wù)上是受很多限制的。

其次是高性能：目前基于XA協(xié)議的兩階段提交是最常見的分布式事務(wù)解決方案，但XA類產(chǎn)品的典型不足是性能低下，這對于互聯(lián)網(wǎng)大并發(fā)需求下的多數(shù)企業(yè)是無法接受的。國外具有幾十年歷史和技術(shù)沉淀的基于XA模型的商用分布式事務(wù)產(chǎn)品，在相同軟硬件條件下，開啟分布式事務(wù)后吞吐經(jīng)常有數(shù)量級的下降。

第三是易用性：為了滿足一致性和高性能要求，出現(xiàn)了一些特定場景下的分布式事務(wù)方案，但通常會(huì)限制用戶用法，對業(yè)務(wù)侵入性強(qiáng)，無法做到簡單易用，帶來更多開發(fā)成本。

世界級應(yīng)用場景，催生世界級分布式事務(wù)解決方案

早期的阿里巴巴集團(tuán)隨著業(yè)務(wù)高速發(fā)展，內(nèi)部不斷涌現(xiàn)各種典型的分布式事務(wù)需求，比如阿里內(nèi)部廣泛使用的TDDL分庫分表所帶來的分庫間數(shù)據(jù)不一致問題，HSF服務(wù)化后所帶來的服務(wù)鏈路上數(shù)據(jù)不一致問題等。在這個(gè)過程中，各業(yè)務(wù)技術(shù)團(tuán)隊(duì)利用現(xiàn)有中間件技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)處理，但這些手段都較為復(fù)雜，工作量大，對應(yīng)用侵入嚴(yán)重，有些適用場景還有限制。

2014年5月開始，阿里中間件（Aliware）內(nèi)部命名為TXC的分布式事務(wù)中間件開始研發(fā)，同年10月1.0版本發(fā)布，分布式事務(wù)功能已經(jīng)具備，但性能還有局限，只適合于吞吐量較小的場景；2015年12月，TXC2.0版本發(fā)布，相比1.0版本性能提升10倍以上，在阿里內(nèi)部多條業(yè)務(wù)線得到部署。

通過部署TXC，應(yīng)用只需極少的代碼改造和配置，即可享受分布式事務(wù)帶來的便利。TXC作為阿里內(nèi)部為解決分布式數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性問題而研發(fā)的分布式事務(wù)中間件，徹底解決了分布式事務(wù)數(shù)據(jù)一致性的問題，簡單易用，先后在淘寶，菜鳥，淘票票和村淘等多個(gè)業(yè)務(wù)的核心系統(tǒng)上得到部署和驗(yàn)證。

順應(yīng)云時(shí)代潮流，GTS應(yīng)運(yùn)而生

從2016年年中開始，在阿里內(nèi)部一直接受錘煉的分布式事務(wù)中間件TXC在2.0版本后，隨著阿里中間件上云熱潮，開始通過專有云輸出，并得到了市場極大認(rèn)可，適用場景得到進(jìn)一步拓展，全面涵蓋電商、物流、金融、零售、政企、游戲、文娛等領(lǐng)域。2017年2月，TXC2.0通過阿里云對外公測，外部改名為全局事務(wù)服務(wù)（GlobalTransactionService，簡稱GTS）。

GTS總體架構(gòu)圖

在整體架構(gòu)方面，GTS由三個(gè)組件組成：客戶端（GTS-Client），資源管理器（RM），事務(wù)協(xié)調(diào)器（GTS-Server）?？蛻舳伺c事務(wù)協(xié)調(diào)器間，資源管理器與事務(wù)協(xié)調(diào)器間都是通過GTS分布式事務(wù)協(xié)議進(jìn)行通信。客戶端負(fù)責(zé)界定事務(wù)邊界，開啟/提交/回滾全局事務(wù)，資源管理器負(fù)責(zé)管理資源，支持的資源包括：DRDS，Oracle，MySQL，RDS，PostgreSQL，H2，MQ，后續(xù)計(jì)劃根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求支持更多類型資源。事務(wù)協(xié)調(diào)器，也就是GTS服務(wù)器，是分布式事務(wù)處理的大腦，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)事務(wù)過程。GTS事務(wù)通過RPC框架和消息中間件進(jìn)行事務(wù)傳遞，把整個(gè)業(yè)務(wù)調(diào)用鏈路或者消息鏈路串成一個(gè)分布式事務(wù)，極大簡化應(yīng)用開發(fā)。

在高可用方面，GTS支持同城容災(zāi)與兩地三中心容災(zāi)，可保證各種異常情況下的數(shù)據(jù)一致。在易用性方面，GTS對業(yè)務(wù)無侵入，真正做到業(yè)務(wù)與事務(wù)分離，開發(fā)者可以集中精力于業(yè)務(wù)本身。在技術(shù)創(chuàng)新方面，GTS也走在了行業(yè)前沿。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人阿里高級技術(shù)專家姜宇（花名于皋）擁有13項(xiàng)分布式事務(wù)的核心技術(shù)專利，研發(fā)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)專家張松樹也有3篇專利。通過大量的專利技術(shù)，精妙的算法，與精巧的分布式事務(wù)私有協(xié)議，GTS取得了超強(qiáng)的性能。

另外，在部分嚴(yán)苛的行業(yè)應(yīng)用場景，比如金融用戶的資管項(xiàng)目分布式事務(wù)場景下，GTS也經(jīng)歷了嚴(yán)格的測試，按照用戶要求順利完成功能性、穩(wěn)定性和性能測試。下圖是一個(gè)典型性能測試場景數(shù)據(jù)，從實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出，開啟GTS（TXC）分布式事務(wù)后性能下降不明顯。目前GTS已經(jīng)在資金業(yè)務(wù)上有實(shí)際應(yīng)用，線上大量真實(shí)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了GTS的高效可靠。

GTS典型性能測試場景數(shù)據(jù)

性能優(yōu)異，業(yè)務(wù)場景廣泛

作為新一代企業(yè)級分布式事務(wù)服務(wù)產(chǎn)品，全局事務(wù)服務(wù)GTS兼顧了事務(wù)一致性，高性能與易用性。在滿足事務(wù)ACID的前提下，普通配置的單服務(wù)器就可以達(dá)到15000TPS以上的超強(qiáng)性能（兩個(gè)小時(shí)內(nèi)完成1億多筆業(yè)務(wù)），3臺8核16G內(nèi)存虛機(jī)組成的服務(wù)器集群可以支撐1萬TPS以上的分布式事務(wù)，與同類產(chǎn)品相比，性能優(yōu)勢明顯。另外簡單易用對業(yè)務(wù)無侵入，為廣大企業(yè)大幅降低開發(fā)成本，業(yè)務(wù)場景非常廣泛：

1、跨多分庫的分布式數(shù)據(jù)庫事務(wù)場景：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫普遍支持事務(wù)，能夠滿足事務(wù)內(nèi)的SQL要么全部成功、要么全部失敗。但客戶從單機(jī)數(shù)據(jù)庫往分布式數(shù)據(jù)庫遷移的情況下，原有的一個(gè)事務(wù)往往會(huì)被拆分為多個(gè)分庫上的事務(wù)。由于網(wǎng)絡(luò)的不可靠性，容易出現(xiàn)部分分庫上成功，部分分庫上失敗的情況。GTS結(jié)合DRDS可徹底解決了這一問題。

2、跨多數(shù)據(jù)庫的事務(wù)場景：復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)使用多個(gè)數(shù)據(jù)庫，甚至多種類型的數(shù)據(jù)庫，比如企業(yè)中Oracle，MySQL和其他關(guān)系型數(shù)據(jù)庫并存的情況時(shí)有發(fā)生。業(yè)務(wù)同時(shí)操作多個(gè)數(shù)據(jù)庫的情況下，一旦發(fā)生先提交的事務(wù)成功、后提交的事務(wù)失敗，就很難解決。GTS支持各種常見關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，并提供多數(shù)據(jù)庫間的事務(wù)保證。

3、跨數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、消息系統(tǒng)的事務(wù)場景：消息系統(tǒng)被廣泛地用于系統(tǒng)間解耦，一般先執(zhí)行一段業(yè)務(wù)邏輯，執(zhí)行成功會(huì)向消息系統(tǒng)發(fā)送一條消息，用于通知或觸發(fā)下游業(yè)務(wù)。這個(gè)場景下，如果業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行成功、消息發(fā)送失敗，則業(yè)務(wù)不完整；如果先發(fā)送消息，但執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯失敗，同樣存在問題。GTS提供了針對消息系統(tǒng)以及常見關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的操作入口，保證數(shù)據(jù)庫操作和發(fā)送消息要么同時(shí)成功、要么同時(shí)失敗。

4、跨服務(wù)的事務(wù)場景：隨著業(yè)務(wù)復(fù)雜度提升，大多企業(yè)會(huì)對業(yè)務(wù)進(jìn)行服務(wù)化改造。可能存在服務(wù)一操作MySQL和DRDS，服務(wù)二操作Oracle，要求兩個(gè)服務(wù)操作要么同時(shí)成功、要么同時(shí)失敗，否則會(huì)造成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的不一致。GTS可以很方便地進(jìn)行跨多個(gè)服務(wù)的分布式事務(wù)。

依托阿里中間件(Aliware)，打造世界一流企業(yè)級互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)平臺

據(jù)GTS項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姜宇介紹，“GTS作為一款高性能、高可靠、接入簡單的分布式事務(wù)中間件產(chǎn)品，可與DRDS、RDS、Oracle、MySQL、PostgreSQL、H2等數(shù)據(jù)源，EDAS、Dubbo及多種私有RPC框架，MQ消息隊(duì)列等中間件產(chǎn)品配合使用，可輕松實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫事務(wù)、多庫事務(wù)、消息事務(wù)、服務(wù)鏈路級事務(wù)及各種組合。策略豐富，易用性和性能兼顧，將真正完善阿里云中間件產(chǎn)品線。”

GTS（TXC）的研發(fā)依托于阿里中間件(Aliware)團(tuán)隊(duì)，中間件技術(shù)部是阿里巴巴集團(tuán)生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)基石，為集團(tuán)各大業(yè)務(wù)群提供可靠、高效、易擴(kuò)展的技術(shù)基礎(chǔ)服務(wù)；并在此基礎(chǔ)上打造世界一流的中間件產(chǎn)品、高可用架構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施和企業(yè)級互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)平臺，為全球企業(yè)和客戶提供服務(wù)。

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