分布式事务解决方案确保不同服务操作在事务中断时保持一致性。

TCC模式通过Try、Confirm、Cancel三个阶段保证强一致性，适用于金融系统，设计难点在于Cancel操作的复杂性和幂等性要求。

SAGA模式通过补偿机制保证最终一致性，适合电商、物流系统，挑战在于补偿逻辑和事务链的复杂性。

两者可混合使用，如TCC用于资金操作，SAGA用于订单和库存，确保数据一致性和系统性能。

01.分布式事务解决方案

• 设计一个分布式事务解决方案时，主要目标是确保系统中不同服务间的操作可以在事务失败或中断时保持一致性
• 比如支付系统，涉及多个子系统（如订单、账户、支付渠道等），选择合适的分布式事务模式非常关键

1、TCC（Try-Confirm-Cancel）模式

• Try 阶段：预先占用资源（如冻结账户金额、生成支付记录）

• Confirm 阶段：确认支付完成，提交所有事务操作（如扣款、记录支付成功状态）

• Cancel 阶段：如果任何步骤失败，取消操作并释放资源（如解冻资金）

• 注：TCC 的优势是能够提供较好的数据一致性，但在业务逻辑复杂的场景中，Cancel 操作的设计会较为复杂

1）适用场景

• 金融系统或对数据一致性要求非常高的系统
• 实时性要求高，不允许发生数据不一致或延迟较大的场景，如银行转账、证券交易等

2）设计步骤

• Try 阶段

  • 各子系统预留资源，但不实际提交
  • 如冻结账户金额、锁定订单状态、支付渠道准备支付授权等
  • 所有资源都被暂时锁定，等待确认阶段

• Confirm 阶段

  • 在所有子系统都准备好后，系统进入确认阶段
  • 此时，各子系统完成实际操作，如扣除账户余额、记录交易成功、通知支付渠道完成扣款

• Cancel 阶段

  • 如果任何子系统在 Try 阶段或 Confirm 阶段出错，系统将调用 Cancel 操作，回滚之前的操作
  • 例如，解冻账户资金、释放订单状态等

3）设计挑战

• Cancel 操作的设计复杂性：Cancel 阶段必须保证每一个系统的状态能够安全回滚到初始状态，设计 Cancel 逻辑时需要处理较多的边界情况
• 幂等性：Try、Confirm 和 Cancel 操作需要具有幂等性，确保操作可以被重复调用而不会产生副作用
• 锁定时间：因为在 Try 阶段会冻结资源，如果 Confirm 阶段长时间未完成，系统可能会出现性能瓶颈

4）优化方案：

• 使用超时机制：为 Try 阶段设置合理的超时时间，避免长时间占用资源
• 并行处理：不同子系统的 Try 和 Confirm 操作可以异步并行执行，提高效率

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2. SAGA 模式

• SAGA 模式通过分布式的补偿机制保证最终一致性

• 每个事务步骤（如订单创建、扣款、发货）都由一系列子事务组成，且每个子事务都有对应的补偿操作

• 当某个子事务失败时，会调用补偿事务进行回滚

1）适用场景：

• 电商、物流系统等，要求最终一致性，但允许在短时间内数据不一致的业务场景
• 高容错性和延迟容忍度较高的场景，如订单支付、库存管理等

2）设计步骤

• 子事务链条

  • 每个服务（如订单、账户、支付渠道）执行各自的事务操作
  • 如订单系统生成订单、账户系统扣款、支付渠道完成支付

• 补偿操作

  • 每个子事务有对应的补偿操作
  • eg：如果账户扣款失败，系统可以调用补偿操作退还已扣资金，取消订单，通知支付渠道停止支付流程

• 最终一致性

  • 如果某个子事务失败，系统会根据已经完成的事务按顺序执行补偿操作，最终保证所有服务回滚到一致的状态

3）设计挑战

• 补偿逻辑的复杂性：
  • 每个子事务都需要设计相应的补偿逻辑，确保系统能够应对事务链条中的部分失败
• 事务链条过长：
  • 事务链条越长，故障的可能性越大，补偿操作的复杂性随之增加
• 实时性要求的权衡：
  • SAGA 模式无法保证强一致性，部分操作的延迟可能影响用户体验

4）优化方案

• 并行执行事务链：将可以独立处理的事务并行化，减少延迟
• 提前检查策略：
  • 在执行事务前，进行必要的校验（如账户余额检查、库存检查），减少事务链中断的可能性

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3、解决方案选择

1）基于支付系统的需求分析

• TCC 模式
  • 适合在对数据一致性要求非常高的场景
  • 如银行级别的支付系统，保证每个步骤都必须成功或者全部回滚
• SAGA 模式
  • SAGA 更适用于电商支付场景
  • 允许部分操作失败后通过补偿机制进行回滚，能够在最终保证一致性的同时，提升系统的并发性和容错能力

2）综合方案设计

• 在支付系统中，可以混合使用 TCC 和 SAGA
• 对于账户系统（资金扣款等高一致性要求场景），可以采用 TCC 模式确保强一致性
• 而在订单系统和库存系统等允许一定延迟的场景，可以使用 SAGA 模式来保证最终一致性，提升系统的可扩展性和性能

3）方案架构图

+-------------------+                +-------------------+  
|   Order Service    |   -------->    |  Payment Service   |
| (SAGA Transaction) |                |  (TCC Transaction) |
+-------------------+                +-------------------+
       |                                  |
       V                                  V
+-------------------+                +-------------------+  
| Inventory Service |                |   Account Service  |
| (SAGA Transaction) |                |  (TCC Transaction) |
+-------------------+                +-------------------+