面试题：Hbase行锁与分布式事务的融合设计

Question

假设你正在设计一个基于Hbase的分布式应用，需要实现跨行跨表的事务操作。请描述如何在Hbase行锁的基础上，设计一种合理的分布式事务解决方案，包括事务的启动、锁的获取与释放、故障恢复等关键环节的设计思路。

Answer 1

事务启动

1. 事务标识生成：在应用层生成唯一的事务标识（Transaction ID），用于追踪整个事务流程。此标识将贯穿事务的各个操作，方便后续的协调与管理。
2. 事务上下文初始化：为该事务创建一个上下文对象，记录事务涉及的表名、行键范围等信息，以便在后续操作中进行快速定位与处理。

锁的获取

1. 行锁获取策略：
   • 基于HBase的行锁机制，对于事务涉及的每一行数据，按照一定顺序（如字典序）依次获取行锁。例如，事务T涉及表A的行r1、r2和表B的行r3，那么先获取r1的锁，再获取r2的锁，最后获取r3的锁。
   • 在获取锁时，使用HBase的CheckAndMutate等相关操作，确保在获取锁的同时，数据的一致性。例如，在获取行锁时，可以检查该行数据的版本号等信息，只有在满足特定条件时才获取锁成功。
2. 分布式锁协调：
   • 引入一个分布式协调服务（如Zookeeper），用于记录各个行锁的获取状态。当一个节点获取了某个行锁后，在Zookeeper中创建相应的锁节点，其他节点可以通过监听Zookeeper节点状态来判断锁的可用性。
   • 在获取锁的过程中，如果某个行锁被其他事务持有，当前事务需要等待。等待过程中，可以采用重试机制，并设置合理的重试间隔和最大重试次数。

锁的释放

1. 正常提交时释放：当事务内所有操作成功完成后，按照获取锁的相反顺序依次释放行锁。例如，先释放r3的锁，再释放r2的锁，最后释放r1的锁。释放锁时，同样通过HBase的相关操作，同时在Zookeeper中删除对应的锁节点，通知其他等待的事务。
2. 异常回滚时释放：如果在事务执行过程中发生异常，需要立即回滚事务。回滚时，同样按照获取锁的相反顺序释放所有已获取的行锁，并清理在Zookeeper中创建的锁节点。

故障恢复

1. 事务日志记录：在事务执行过程中，记录详细的事务日志。日志中包含事务的启动时间、涉及的操作、锁的获取与释放情况等信息。可以使用HBase的WAL（Write - Ahead Log）机制，将事务日志写入HBase表中，确保日志的可靠性和持久性。
2. 故障检测：通过分布式协调服务（如Zookeeper），各个节点可以定期汇报自身状态。如果某个节点长时间未汇报状态，其他节点可以判定该节点发生故障。
3. 恢复操作：
   • 当检测到某个节点故障后，其他节点可以根据事务日志进行恢复。对于未完成的事务，如果其获取了部分锁，需要先释放这些锁。
   • 对于已完成部分操作但未提交的事务，根据日志中的操作记录进行回滚。例如，如果事务在更新了部分行数据后发生故障，需要将这些数据恢复到事务开始前的状态。
   • 对于已经提交但部分操作未持久化到HBase的事务，根据日志中的记录重新执行这些操作，确保数据的一致性。