本地事務和分布式事務工作實踐 - xcj26－IT工程師數位筆記本

文章出處

一：從事務的歷史說起

　　知已知彼，百戰不敗。想了解事務，我們從事務的歷史說起。

　　在Windows平臺上，事務的概念最開始出現在關系型數據庫中，但是隨著.net平臺的發展，事務包括的的范圍也越來越寬，先一睹為快，

　　在關系型數據庫中的事務是通過begin transaction，rollback transaction, commit 等關鍵字來實現事務的。

BEGIN TRANSACTION  
UPDATE [dbo].[T_ACCOUNT] SET BALANCE = BALANCE + @amount WHERE ID = @toAccount  
IF @@ERROR <> 0   
BEGIN 
    ROLLBACK TRANSACTION  
END 
ELSE
    COMMIT TRANSACTION

　　隨著面象對象的發展，.net的誕生，在.net 1.* 的版本中，可以通過ADO.NET來實現數據庫的事務。把事務交給業務程序來控制，使業務程序的本職發揮的淋漓盡致，而從數據庫的角度來看，數據庫也能更專一的進行數據的存儲。達到了各盡其責的效果。

using (DbTransaction transaction = connection.BeginTransaction())
 {
    command.Transaction = transaction;
     try
    {
        command.ExecuteNonQuery();
        transaction.Commit();
    }
    catch (Exception ex)
    {
        transaction.Rollback();
        throw new Exception(ex.Message);
    }
}

　　萬物是發展的，程序的發展也是永無止境的。某天有一個需求：創建一個客戶信息，其中包括姓名和頭像。姓名保存在數據庫，頭像保存在服務器的硬盤中。姓名和頭像的保存有一個失敗都是一個不完整的操作，都要回滾到初始狀態。用ADO.NET的事務顯示不能實現這個要求。因為回滾資源包括了數據庫和硬盤。基于這種情況，.net 2.0推出了System.Transactions事務。

using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())
{
    bankService.Pay("111", 50);
    bankService.Receipt("222", 50);
     transactionScope.Complete();
}

　　System.Transactions名稱空間下的事務，是.net的主推事務。

二：事務有關概念

　　第一節，我們都用代碼把事務實踐了一把，那還有必要來說事務的概念和事務在運行過程中涉及到的對象呢？如果你想深入了解事務，這一步是必須的。

事務的定義和屬性：

　　1，什么是事務：它是一個操作序列，這些操作要么都執行，要么都不執行，它是一個不可分割的工作單位。

　　2，事務特性：接觸事務，都是從事務的ACID開始，原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）。每個特性的定義僵硬，枯燥，不易理解，讀了好幾篇都有讓人想跳樓的欲望。今兒換一個方式來說事務特性。

　　銀行轉款是事務的經典示例，可能因為錢與銀行扯的上關系，一提到銀行，大家都精神倍爽，為了不另類，所以我也決定用銀行轉款來說事務的四大特性。

　　2.1：原子性：銀行轉款分為"轉出"和"接收"兩步，比如給異地結婚的朋友送禮金，自己的錢已經轉出去了，但是朋友沒有收到禮金，這時大家都心急如焚。所以轉款必須要保證"轉出"和"接收"要么都成功，要么都不成功。這就是轉款的原子性。

　　2.2：一致性：給朋友轉款888元RMB作為婚禮的禮金，但是朋友只收到777元RMB。這時你不爽了，你朋友也不爽，所以轉款要必須保證數據的一致性。

　　2.3：隔離性：轉款分為"轉出"和"接收"兩步，理論上是可以同時進行的，但是在實際生活中確有時間差，即使相差0.0001秒，在這段時間里，自己的賬戶和朋友的賬戶都不能進行查詢操作，即使查詢了，也是處于一種等待狀態。在這期間外界無法對數據進行查詢訪問，所以稱之為隔離性。

　　2.4：持久性：轉款這個操作被銀行記錄起來，過很多年后，你都還能查詢到轉款這個記錄。這就是持久性。

　　事務涉及的對象：

　　1，資源：應用程序存儲和獲取數據的地方，可以是數據庫，文件，也可以是內存。如果是應用程序的事務塊代碼中涉及到的數據庫，文件，內存，那這些資源就稱為事務型資源。

　　2，資源管理器：在事務模型中，應用不是直接訪問資源，而是通過中間介訪問資源，這個中間介就叫資源管理器。資源分為可持久化資源（對應了持久化資源管理），易失資源（對應了易失資源管理器）。

　　3，事務管理器：實現事務的開始，提交，回滾。

　　事務提升：

　　要認識事務提升，必須要弄清楚事務管理器的類型。如下作了非常詳細的介紹：

　　1：輕量級事務管理器：作用于開啟事務的應用程序域，只能包含一個持久化資源，如果再添加一個持久化資源，將被輕量級事務管理器忽略。但是可以登記多個易失資源。目前輕量級事務管理器只支持SQL 2005以及SQL2005以上的版本持久化資源。

　　3：內核事務管理器：在Vista被引入，并后續于Windows Server 2008，WIN7。引入內核事務管理器主要是把文件管理（NTFS文件系統）和注冊表管理納入事務范疇。我們將那些支持事務的文件系統和注冊表叫作事務型文件系統（TxF）和事務型注冊表（TxR）。之所以稱為內核事務管理器，是因它運行在內核模式上，而不是在用戶模式上。同樣內核事務管理器只支持一個持久化資源。

　　3：分布式事務協調器：每一臺電腦上只有一個分布式事務協調器，它管理了當前計算機的所有事務資源。它可以跨程序域，跨進程，跨機器，跨網絡來執行事務。當事務跨機器時，每臺機器的分布式事務協調器按照相應的協議工作，實現對整個事務的管理，它對應的事務管理協議有Ole-Tx和WS-Atomic Transaction（WS-AT）這些。分布式事務協調器能夠管理一個分布式事務涉及的所有事務型資源，不管具體的事務型資源分布在何處。

　　事務提升：事務是一個動態執行的操作序列，在整個過程中，不可能預知資源的登記情況。所以輕量級事務管理器作為默認的事務管理器，隨著事務的逐步執行，如果涉及到內核事務資源，那么將提升為內核事務管理器。如果出現對多個事務資源的訪問，或者當前事務涉及跨域（調用另外一個服務），就會提升為分布式事務協調器。Windows采用事務提升機制進行事務管理器的選擇。

三：事務的分類

　　1：本地事務

　　輕量級事務管理器，內核事務管理器都只支持本地事務。本地事務相對簡單，這兒不作重點簡述。

　　2：分布式事務

　　理解分布式事務是怎樣實現的，事務提交樹是關鍵。

　　事務提交樹：事務提交樹的根是事務初始化服務所在的機器的DTC，它在整個事務提交過程中充當著總協調者，又被稱為全局提交協調器。資源管理器充當著事務提交樹的葉子節點，它們的父結點為本機的DTC，分布于不同機器的DTC按照事務的傳播路徑形成了上下級關系。

　　在一個分布式事務中，事務的初始化和提交是屬于一個對象，只有最初開始的事務才能被提交，我們將這種能被初始化和提交的事務稱作可提交事務。隨著參與者逐個登記到事務中，它們本地的事務實際上依賴著這個最初開始的事務，所以我們稱這種事務叫依賴事務。

四：示例

　　文件事務

　　在MSDN上對文件事務有詳細的闡述使用文件系統事務增強您的應用程序我們如果是仔細閱讀這篇文章不難發現他提供了一個.exe類型文件的下載。先把這個TxF2007_07.exe文件下載到本地硬盤，執行它，可以得到一個關于 c#的 KtmIntegration.csproj 的項目，我們用visual studio來打開這個項目，并且重新重成這個項目，可以得到一個KtmIntegration.dll文件。在你要實現的文件事務的項目中引入這個.dll文件，那你就可以很順利的實現文件事務的操作了。具體代碼：

using System;
using System.IO;
using System.Transactions;
using Microsoft.KtmIntegration;

namespace Exercise.WebLocalTransaction
{
    public partial class Test02 : System.Web.UI.Page
    {
        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())
            {
                try
                {
                    FileStream stream = TransactedFile.Open(
                        @"D:/Sam Xiao.txt"
                        , FileMode.OpenOrCreate
                        , FileAccess.ReadWrite
                        , FileShare.ReadWrite);
                    StreamWriter writer = new StreamWriter(stream);
                    writer.WriteLine(String.Concat("執行一個事務代碼：",DateTime.Now.ToString(),Environment.NewLine));
                    writer.Close();
                    //int x = 0;
                    //int y = 10;
                    //int z = y / x;
                    transactionScope.Complete();
                }
                catch
                {

                }
            }
        }
    }
}

不要忘記了引入using Microsoft.KtmIntegration;名稱空間。在段代碼沒有異常的情況下，我們可以看到D盤里順利創建了一個關于Sam Xiao.txt的文件。我們故意在這段代碼中拋出一個被0整除的異常，那么整個操作就會回滾。

　　分布式事務

　　在.net平臺上，主要是通過WCF的手段來實現程序的分布式開發。在WCF事務體系：主要解決了事務在服務中的流轉，以及解決服務內部直接或間接訪問事務型資源的協作。

　　用WCF來演示事務的時候，要選擇好WCF的綁定類型，有一部份綁定是不支持WCF的事務傳播的。我們選擇wsHttpBinding 來做WCF的事務演示。

　　1，首先定義好WCF的服務契約

[ServiceContract(Name = "IBankingService")]
public interface IBankingService
{
      
    [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]
    [OperationContract(Name = "Transfer")]
    void Transfer(string fromAccountId, string toAccountId, double amount);

    [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]
    [OperationContract(Name = "Pay")]
    bool Pay(String accountID, double amount);

    [TransactionFlow(TransactionFlowOption.Mandatory)]
    [OperationContract(Name = "Receipt")]
    bool Receipt(String accountID, double amount);
}

　　2，實現WCF的服務

[ServiceBehavior(TransactionIsolationLevel = System.Transactions.IsolationLevel.Serializable)]
public class BankingService : IBankingService
{
    [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]
    public void Transfer(string fromAccountId, string toAccountId, double amount)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]
    public bool Pay(string accountID, double amount)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]
    public bool Receipt(string accountID, double amount)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

　　3，WCF宿主配置

<system.serviceModel>
      <behaviors>
          <serviceBehaviors>
              <behavior name="sBehaviorConfig">
                  <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
                  <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="true" />
              </behavior>
          </serviceBehaviors>
      </behaviors>

      <bindings>
        <wsHttpBinding>
          <binding name="wshttpConfig" transactionFlow="true" >
            <security mode="None" />
          </binding>
        </wsHttpBinding>
      </bindings>
      
      <services>
        <service name="Exercise.Service.BankingService" behaviorConfiguration="sBehaviorConfig">
          <endpoint address="mex"  binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="wshttpConfig" contract="Exercise.Contract.IBankingService"></endpoint>
        </service>
      </services>
      <serviceHostingEnvironment multipleSiteBindingsEnabled="true" />
    </system.serviceModel>

　　4，WCF客戶端配置

<system.serviceModel>
    <bindings>
      <wsHttpBinding>
        <binding name="WSHttpBinding_IBankingService" transactionFlow="true">
          <security mode="None" />
        </binding>
      </wsHttpBinding>
    </bindings>
    <client>
      <endpoint address="http://localhost:9100/BankingService.svc/mex"
          binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="WSHttpBinding_IBankingService"
          contract="Exercise.Contract.IBankingService" name="WSHttpBinding_IBankingService" />
    </client>
  </system.serviceModel>

　　5，調用服務

IBankingService bankService = WcfProxy.CreateProxy<IBankingService>("WSHttpBinding_IBankingService");
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    using (TransactionScope transactionScope = new TransactionScope())
    {
        bankService.Pay("111", 50);
        bankService.Receipt("222", 50);
        transactionScope.Complete();
    }
}