分布式理论(四) - 3PC协议

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-05-21 20:38 129阅读 0赞

# 前言 #

由于二阶段提交存在着诸如同步阻塞、单点问题、脑裂等缺陷。所以，研究者们在二阶段提交的基础上做了改进，提出了三阶段提交。

![3PC.png][]

与两阶段提交不同的是，三阶段提交有两个改动点。

1.  引入超时机制 - 同时在协调者和参与者中都引入超时机制。
2.  在第一阶段和第二阶段中插入一个准备阶段，保证了在最后提交阶段之前各参与节点的状态是一致的。

# 正文 #

## 1. 三阶段提交的定义 ##

三阶段提交（Three-phase commit），也叫三阶段提交协议（Three-phase commit protocol），是二阶段提交（2PC）的改进版本。

所谓的三个阶段分别是：询问，然后再锁资源，最后真正提交。

*  第一阶段：CanCommit
 *  第二阶段：PreCommit
 *  第三阶段：Do Commit

## 2. 三阶段提交的过程 ##

### 2.1. 阶段一：CanCommit ###

3PC的CanCommit阶段其实和2PC的准备阶段很像。协调者向参与者发送commit请求，参与者如果可以提交就返回Yes响应，否则返回No响应。

a. 事务询问

> 协调者向参与者发送CanCommit请求。询问是否可以执行事务提交操作。然后开始等待参与者的响应。

b. 响应反馈

> 参与者接到CanCommit请求之后，正常情况下，如果其自身认为可以顺利执行事务，则返回Yes响应，并进入预备状态；否则反馈No。

### 2.2. 阶段二：PreCommit ###

协调者在得到所有参与者的响应之后，会根据结果执行2种操作：执行事务预提交，或者中断事务。

#### 2.2.1. 执行事务预提交 ####

a. 发送预提交请求

> 协调者向所有参与者节点发出 preCommit 的请求，并进入 prepared 状态。

b. 事务预提交

> 参与者受到 preCommit 请求后，会执行事务操作，对应 2PC 准备阶段中的 “执行事务”，也会 Undo 和 Redo 信息记录到事务日志中。

c. 各参与者响应反馈

> 如果参与者成功执行了事务，就反馈 ACK 响应，同时等待指令：提交（commit） 或终止（abort）。

#### 2.2.2. 中断事务 ####

a. 发送中断请求

> 协调者向所有参与者节点发出 abort 请求 。

b. 中断事务

> 参与者如果收到 abort 请求或者超时了，都会中断事务。

### 2.3. 阶段三：Do Commit ###

该阶段进行真正的事务提交，也可以分为以下两种情况。

#### 2.3.1. 执行提交 ####

a. 发送提交请求

> 协调者接收到各参与者发送的ACK响应，那么他将从预提交状态进入到提交状态。并向所有参与者发送 doCommit 请求。

b. 事务提交

> 参与者接收到 doCommit 请求之后，执行正式的事务提交。并在完成事务提交之后释放所有事务资源。

c. 响应反馈

> 事务提交完之后，向协调者发送 ACK 响应。

d. 完成事务

> 协调者接收到所有参与者的 ACK 响应之后，完成事务。

#### 2.3.2. 中断事务 ####

协调者没有接收到参与者发送的 ACK 响应（可能是接受者发送的不是ACK响应，也可能响应超时），那么就会执行中断事务。

a. 发送中断请求

> 协调者向所有参与者发送 abort 请求。

b. 事务回滚

> 参与者接收到 abort 请求之后，利用其在阶段二记录的 undo 信息来执行事务的回滚操作，并在完成回滚之后释放所有的事务资源。

c. 反馈结果

> 参与者完成事务回滚之后，向协调者发送 ACK 消息。

d. 中断事务

> 协调者接收到参与者反馈的 ACK 消息之后，完成事务的中断。

# 3. 小结 #

## 3.1. 三阶段提交的优点 ##

相对于二阶段提交，三阶段提交主要解决的单点故障问题，并减少了阻塞的时间。

因为一旦参与者无法及时收到来自协调者的信息之后，他会默认执行 commit。而不会一直持有事务资源并处于阻塞状态。

### 3.2. 三阶段提交的缺点 ###

三阶段提交也会导致数据一致性问题。由于网络原因，协调者发送的 abort 响应没有及时被参与者接收到，那么参与者在等待超时之后执行了 commit 操作。

这样就和其他接到 abort 命令并执行回滚的参与者之间存在数据不一致的情况。

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