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MySQL数据库分布式事务XA的实现原理分析

　1 原理

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关于MySQL数据库的分布式事务XA，分布式事务实现的原理，可见[3];关于MySQL XA的说明，可见[1][2]。

MySQL XA分为两类，内部XA与外部XA;内部XA用于同一实例下跨多个引擎的事务，由大家熟悉的Binlog作为协调者;外部XA用于跨多MySQL实例的分布式事务，需要应用层介入作为协调者(崩溃时的悬挂事务，全局提交还是回滚，需要由应用层决定，对应用层的实现要求较高);

本文，假设读者已经知道MySQL数据库外部分布式事务XA的使用，而将重点放在MySQL数据库，如何处理外部分布式事务XA的crash recover，以及面对不同的crash recover的情形，应用程序如何处理，才能够保证分布式事务的一致性。最后，本文简单分析一下目前MySQL数据库外部XA支持存在的问题，以及可选的解决方案。

源代码分析基于MySQL 5.1.49，MySQL 5.5.16。

　2 MySQL处理流程

　2.1 MySQL 外部XA – 正常处理流程

MySQL数据库外部XA的正常处理流程，这里不准备介绍，可以参考[1][2][3]。接下来我重点描述一下MySQL数据库外部分布式事务XA的崩溃恢复流程，毕竟此流程跟应用程序如何正确使用外部XA息息相关。

　2.2 MySQL外部XA – 崩溃恢复流程

若一个运行外部XA分布式事务的MySQL数据库节点发生崩溃，那么其重启之后的崩溃恢复，涉及到外部XA处理的流程如下：

Crash recover：

// 1. 读取binlog文件，将文件中的xid存入commit_list hash表 
// 顾名思义，所谓的commit_list，就是说此list中对应prepare状态的xid 
// 在崩溃恢复过程中均可以被提交，而不在commit_list中的xid，均须回滚 
// binlog中的xid，都是属于内部xid，由MySQL产生，用于内部XA 
Log.cc::TC_LOG_BINLOG::recover 
// 2. 遍历底层所有的事务引擎，收集处于XA_PREPARED状态的所有xid 
// 这些xid列表，既包括内部xid，也包括外部xid，存储引擎内部不做区分 
Handler.cc::ha_recover(commit_list) 
// 执行各引擎层面提供的recover方法，收集所有的处于prepared状态的xid 
// 根据xid分类： 
// 3. 若xid属于内部xid，那么在commit_list中查找此xid， 
// 若存在，则提交此xid对应的事务;否则，回滚此事务 
// 4. 若xid属于外部xid，那么则将xid插入xid_cache hash表 
// xid_cache中的所有xid，将会通过xa recover命令返回，等待外部程序决策 
Handler.cc::xarecover_handlerton 
// 5. 收集InnoDB存储引擎中，处于prepare状态的所有xid，并返回 
got = hton->recover (innobase_xa_recover) 
my_xid x = info->list[i].get_my_xid(); 
if (!x) 
// 若当前为外部xid，那么将xid插入xid_cache hash表 
xid_cache_insert(&xid_cache, x); 
else 
if (x in commit_list) 
// 若当前为内部xid，同时此xid在binlog中存在，则提交 
hton->commit_by_xid(); 
else 
// 若当前为内部xid，同时此xid在binlog中不存在，则回滚 
hton->rollback_by_xid();

通过以上的分析，可以总结出：

MySQL数据库内部，会对xid做区分。内部xid有MySQL数据库自己产生(MySQL内部xid格式，将在本文下面给出)，用于多引擎间事务的一致性;外部xid由应用程序给出，用于跨多MySQL实例的分布式事务。但是存储引擎层不做区分(区分在MySQL上层)。

crash recover时，存储引擎负责将引擎内部，处于prepare状态的事务收集，并返回MySQL上层。

Binlog作为内部XA的协调者[5]，在binlog中出现的内部xid，在crash recover时，由binlog负责提交;在binlog中未出现的xid，由binlog负责回滚。(这是因为，binlog不进行prepare，只进行commit，因此在binlog中出现的内部xid，一定能够保证其在底层各存储引擎中已经完成prepare)。

外部XA事务的xid，在crash recover过程中仅仅是插入xid_cache中，而不做其他处理。等到用户发起xa recover命令时，将xid_cache中处于prepare状态的xid返回。

xa recover命令的流程处理如下。

xa recover命令处理流程：

sql_parse.cc::mysql_execute_command 
case SQLCOM_XA_RECOVER: 
mysql_xa_recover(); 
// 遍历xid_cache，找出其中的状态处于XA_PREPARED的事务，发送客户端 
while (xs = hash_element(&xid_cache,)) 
if (xs->xa_state == XA_PREPARED) 
protocol->write();

根据xa recover命令收集到的各MySQL数据库实例返回的xid列表，然后再对比应用程序端日志，决定这些xid，哪些全局commit，哪些rollback。

由于测试中只有一个MySQL数据库实例，因此此时可以直接选择commit处于prepare状态的xid。

注：

  • MySQL内部xid格式： MYSQL_XID_PREFIX + server_id + my_xid
  • MYSQL_XID_PREFIX： MySQLXid (源码写死) 8 bytes
  • server_id： MySQL实例的id，ulong， 4 bytes
  • my_xid： 内部自增序列，ulonglong， 8 bytes
  • 例如：”MySQLXid 0004”
  • server_id = ‘ ’;my_xid = 4

因此，使用时应该注意，不要在外部构造这种形式的xid，否则MySQL数据库就会将内部xid与外部xid混淆。

一般情况下，构造一个内部xid比较困难，由于server_id一般小于4 bytes，不足的部分以ASCI NIL(null)补齐，而应用程序一般都不会构造此类的外部xid。

    参考资料

    [1] Sergei Golubchik.  Distributed Transaction Processing with MySQL XA

    [2]  http://dev.mysql.com/doc/refman/5.1/en/xa.html

    [3] X/Open.  Distributed TP: The XA Specification

    [4] 陈思儒.  Amoeba

    [5] MariaDB WorkLog#132:  Transaction coordinator plugin

该文章出自 http://www.searchdatabase.com.cn/showcontent_58646.htm


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