Wie implementiert man eine verteilte Transaktionsverarbeitung in der Go-Sprache?

Da der Umfang von Internetanwendungen weiter zunimmt und vertikale Dienste schrittweise aufgeteilt werden, wird die Entwicklung verteilter Systeme immer wichtiger. Es stellt sich die Frage, wie mit der Transaktionskonsistenz in einem solchen System umgegangen werden soll. In diesem Artikel werden einige gängige verteilte Transaktionsverarbeitungslösungen in der Go-Sprache und ihre Implementierungsprinzipien vorgestellt.

Traditionelle ACID-Transaktionen

In eigenständigen Systemen verwenden Anwendungen typischerweise traditionelle ACID-Transaktionen, um die Datenkonsistenz sicherzustellen. ACID ist die Abkürzung für Atomicity, Consistency, Isolation und Durability, die jeweils die vier Schlüsselattribute einer Transaktion darstellen:

• Atomizität: Eine Reihe von Vorgängen in einer Transaktion, entweder alle erfolgreich oder alle fehlschlagen, und es gibt kein Zwischenprodukt Zustand .
• Konsistenz: Die Ausführung von Transaktionen verstößt nicht gegen die Integritätsbeschränkungen in der Datenbank.
• Isolation: Mehrere gleichzeitig ausgeführte Transaktionen sind isoliert und stören sich nicht gegenseitig.
• Dauerhaftigkeit: Sobald eine Transaktion festgeschrieben wurde, sind ihre Ergebnisse dauerhaft.

Wenn jedoch eine Anwendung zu einer verteilten Anwendung wird, müssen mehr Komplexitäten verwaltet werden, einschließlich Netzwerklatenz, unzuverlässiger Nachrichtenübermittlung, Datenaufteilung usw. Wenn weiterhin traditionelle _ACID_-Transaktionen verwendet werden, erhöhen sich die Komplexität und der Overhead des Systems. verursachen Leistungsengpässe und schränken die Skalierbarkeit des Systems ein. Daher benötigen verteilte Systeme eine neue Lösung, die die Transaktionskonsistenz in einer verteilten Umgebung verwalten kann.

CAP-Theorie

In verteilten Systemen wird die CAP-Theorie verwendet, um Konflikte in drei Schlüsselelementen zu beschreiben:

• Konsistenz: In einer verteilten Umgebung haben alle Knoten die gleiche Ansicht.
• Verfügbarkeit: Die Anwendung schränkt die entsprechende Präzision bei der Beantwortung von Anfragen ein.
• Partitionstoleranz: Das System kann weiterhin funktionieren, wenn Netzwerkpartitionen zwischen Maschinen auftreten.

Die CAP-Theorie besagt, dass in jedem verteilten System höchstens zwei dieser Elemente gleichzeitig erfüllt sein können. Das heißt, wenn wir Konsistenz und Verfügbarkeit in verteilten Systemen erreichen wollen, müssen wir das Auftreten von Netzwerkpartitionen tolerieren. Wenn wir Konsistenz und Partitionstoleranz erreichen wollen, müssen wir in diesem Fall auf Verfügbarkeit verzichten.

BASE-Transaktionen

Im Gegensatz zu ACID verwenden verteilte Systeme normalerweise Transaktionen im BASE-Stil, um die Transaktionskonsistenz zu gewährleisten. BASE ist die Abkürzung für Basicly Available, Soft State, Eventually Consistent.

• Grundsätzlich verfügbar: Versuchen Sie, die Verfügbarkeit des Systems sicherzustellen. Auch wenn das System ausfällt, hat dies keinen Einfluss auf die Verfügbarkeit des gesamten Systems.
• Weicher Zustand: Das System sorgt für eine gewisse Zeit inkonsistente Zustandsdaten und garantiert nicht, dass die Zustandsdaten in Echtzeit konsistent sind. Eventuell konsistent: Das System wird schließlich einen konsistenten Zustand erreichen.

BASE-Transaktionen garantieren keine starke Konsistenz, sondern erreichen Transaktionskonsistenz durch letztendliche Konsistenz. BASE-Transaktionen eignen sich nicht für Anwendungen, die Einschränkungen erfüllen müssen, eignen sich jedoch für große Anwendungen, Data Warehouses und andere Projekte, die große Datenmengen verarbeiten müssen.

Lösungen zur Implementierung verteilter Transaktionen

In Go gibt es derzeit drei gängige Lösungen zur Implementierung verteilter Transaktionen:

1. Two-Phase Commit Protocol

Das Two-Phase Commit Protocol ist ein Synchronisationsprotokoll, das für die verteilte Transaktionsverwaltung verwendet wird. Es gewährleistet Atomizität, Konsistenz und Isolierung verteilter Transaktionen, wenn sie über mehrere Knoten hinweg ausgeführt werden. Unter diesen ist der Koordinator für die Verwaltung des globalen Festschreibungsprotokolls verantwortlich, und jeder Knoten ist für die Ausführung des Festschreibungs-/Rollback-Protokolls verantwortlich.

Im Zwei-Phasen-Commit-Protokoll gibt es zwei Phasen:

1. Vorbereitungsphase: Der Koordinator fragt alle teilnehmenden Knoten, ob sie zum Commit von Transaktionen bereit sind. Wenn alle Knoten bereit sind, treten Sie in die Übermittlungsphase ein. Andernfalls wird die Transaktion zurückgesetzt.

2. Commit-Phase: Alle teilnehmenden Knoten erteilen „Submit“- oder „Rollback“-Anweisungen an den Koordinator. Wenn alle Knoten erfolgreich übermitteln, ist die verteilte Transaktion abgeschlossen. Wenn mindestens ein Knoten keinen Commit durchführt, wird die Transaktion zurückgesetzt.

Beim Zwei-Phasen-Commit-Protokoll besteht jedoch das Problem, dass es in der Vorbereitungsphase stecken bleibt (das sogenannte Zwei-Phasen-Blockierungsproblem). Zu diesem Zeitpunkt haben möglicherweise einige Knoten übermittelt, während andere Knoten nach der Vorbereitung stecken bleiben Phase. Dies führt dazu, dass einige Knoten möglicherweise nie Rollback-Anweisungen erhalten, was zu Dateninkonsistenzen führt. Daher ist das zweiphasige Festschreibungsprotokoll keine perfekte Lösung für die Verarbeitung verteilter Transaktionen.

2. Drei-Phasen-Commit-Protokoll

Das Drei-Phasen-Commit-Protokoll ist eine Optimierung des Zwei-Phasen-Commit-Protokolls mit dem Ziel, das Auftreten von Zwei-Phasen-Blockierungsproblemen zu reduzieren. Es unterteilt die Vorbereitungsphase des zweiphasigen Commit-Protokolls in zwei Unterphasen:

1 Ask-Phase: Der Koordinator fragt die teilnehmenden Knoten, ob sie zum Commit von Transaktionen bereit sind.

2. Vorbereitungsphase: Die teilnehmenden Knoten bestätigen, ob sie bereit sind, Transaktionen durchzuführen.

Wie der Name schon sagt, besteht das dreiphasige Einreichungsprotokoll aus drei Phasen:

1. CanCommit-Phase: Der Koordinator fragt jeden teilnehmenden Knoten, ob er bereit ist, die Transaktion festzuschreiben.
2. Pre-Commit-Phase: Wenn alle Knoten bereit sind, treten Sie in die Pre-Commit-Phase ein. Andernfalls sendet der Koordinator eine Rollback-Nachricht.
3. DoCommit-Phase: Wenn jeder teilnehmende Knoten sicher ist, dass während des Pre-Commit- und Commit-Prozesses keine Fehler auftreten, sendet er eine Commit-Nachricht. Wenn bei einem teilnehmenden Knoten während des Pre-Commit- oder Commit-Prozesses ein Fehler auftritt, wird eine Rollback-Nachricht gesendet.

Der Vorteil des dreiphasigen Festschreibungsprotokolls besteht darin, dass es im Vergleich zum zweiphasigen Festschreibungsprotokoll die Möglichkeit einer zweiphasigen Blockierung verringert und schneller auf Fehler (z. B. Failover) reagieren kann. Es besteht jedoch immer noch das Problem, dass Netzwerkpartitionen möglicherweise nicht verarbeitet werden können.

3.SAGA-Muster (Saga-Muster)

SAGA-Muster ist eine Lösung zur Implementierung langer Transaktionen, die die folgenden Ziele erreicht, indem die Transaktion in eine Reihe voneinander abhängiger Schritte unterteilt und jeder Schritt in eine atomare Operation umgewandelt wird:

• Reduzieren Sie den Umfang von Transaktionen im größtmöglichen Umfang.
• Es ist nicht notwendig, bei allen Schritten Konsistenz durchzusetzen.
• Sie können einen Teil der Schritte rückgängig machen, jedoch nicht alle Schritte.

Der SAGA-Modus besteht aus mehreren Phasen. Jede Phase führt einen Teil der Transaktionsoperationen aus. Bei diesen Operationen kann es sich um jede Operation handeln, die eine Idempotenzgarantie erhalten kann (d. h. die Operation selbst kann wiederholt ausgeführt werden, ohne die Ergebnisse zu beeinträchtigen). Wenn eine Stufe fehlschlägt, rollt der SAGA-Modus die Stufe entsprechend der Ausführungssituation vorwärts oder rückwärts zurück und erreicht schließlich einen Zustand, in dem die Vorgänge aller Stufen korrekt ausgeführt wurden oder nicht zurückgesetzt werden können.

Durch den SAGA-Modus können wir die unabhängige Entwicklung, Bereitstellung und Erweiterung jedes Geschäftsmoduls erreichen, auf Kosten der Unterstützung zumindest eines teilweisen Rollbacks garantiert der SAGA-Modus das Endergebnis, sodass nicht alles sichergestellt werden muss Die Schritte sind streng konsistent, sodass sie in komplexen asynchronen/synchronen verteilten Umgebungen funktionieren können.

Zusammenfassung

In der Go-Sprache haben wir viele Möglichkeiten, die verteilte Transaktionsverarbeitung zu handhaben, wie z. B. verteilte Protokolle, lange Transaktionsschemata und Saga. Jede Lösung hat ihre eigenen Vor- und Nachteile und wird in geeigneten Szenarien optimal eingesetzt. In praktischen Anwendungen müssen wir Entscheidungen auf der Grundlage spezifischer Umstände treffen, um ein verteiltes Transaktionsmanagement besser zu erreichen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie implementiert man eine verteilte Transaktionsverarbeitung in der Go-Sprache?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!