二阶段提交和三阶段提交

天大地大妈咪最大 提交于 2021-01-09 11:05:06

一、2PC

2PC即两阶段提交协议,是将整个事务流程分为两个阶段,准备阶段(Prepare phase)、提交阶段(commit phase),2是指两个阶段,P是指准备阶段,C是指提交阶段

整个事务过程由事务管理器和参与者组成,事务管理器负责 决策整个分布式事务的提交和回滚,事务参与者负责自己本地事务的提交和回滚

在计算机中部分关系数据库如Oracle、MySQL支持两阶段提交协议,如下图:

  1. 准备阶段(Prepare phase):事务管理器给每个参与者发送Prepare消息,每个数据库参与者在本地执行事 务,并写本地的Undo/Redo日志,此时事务没有提交。 (Undo日志是记录修改前的数据,用于数据库回滚,Redo日志是记录修改后的数据,用于提交事务后写入数 据文件)

  2. 提交阶段(commit phase):如果事务管理器收到了参与者的执行失败或者超时消息时,直接给每个参与者 发送回滚(Rollback)消息;否则,发送提交(Commit)消息;参与者根据事务管理器的指令执行提交或者回滚操 作,并释放事务处理过程中使用的锁资源。注意:必须在最后阶段释放锁资源。 下图展示了2PC的两个阶段,分成功和失败两个情况说明:

    成功情况:

失败情况

  • 阶段一 提交事务请求
  1. 协调者向所有的参与者节点发送事务内容,询问是否可以执行事务操作,并等待其他参与者节点的 反馈

  2. 参与者节点收到协调者的事务操作后,执行操作,但不提交

  3. 各参与者节点反馈给协调者,事务是否可以执行

  • 阶段二 事务提交

根据一阶段各个参与者节点反馈的ack,如果所有参与者节点反馈ack,则执行事务提交,否则中断事务 事务提交:

  1. 协调者向各个参与者节点发送commit请求
  2. 参与者节点接受到commit请求后,执行事务的提交操作
  3. 各参与者节点完成事务提交后,向协调者返送提交commit成功确认消息
  4. 协调者接受各个参与者节点的ack后,完成事务commit

中断事务: 1、发送回滚请求 2、各个参与者节点回滚事务 3、反馈给协调者事务回滚结果 4、协调者接受各参与者节点ack后回滚事务

二阶段提交存在的问题:

  • 同步阻塞 二阶段提交过程中,所有参与事务操作的节点处于同步阻塞状态,无法进行其他的操作

  • 单点问题 参与者会一直阻塞下去。尤其在第二阶段,协调者发生故障,那么所有的参与者还都处于锁定事务资源的状态中,而无法继续完成事务操作。(如果是协调者挂掉,可以重新选举一个协调者,但是无法解决因为协调者宕机导致的参与者处于阻塞状态的问题)

  • 脑裂导致数据不一致 如果分布式节点出现网络分区,某些参与者未收到commit提交命令。则出现部分参与者完成数据提 交。未收到commit的命令的参与者则无法进行事务提交,整个分布式系统便出现了数据不一致性现 象。

二、3PC 三阶段提交

3PC是2PC的改进版,实质是将2PC中提交事务请求拆分为两步,形成了CanCommitPreCommitdoCommit三个阶段的事务一致性协议

阶段一 : CanCommit 1、事务询问 2、各参与者节点向协调者反馈事务询问的响应 阶段二 : PreCommit 根据阶段一的反馈结果分为两种情况

  1. 执行事务预提交
    1. 发送预提交请求 协调者向所有参与者节点发送preCommit请求,进入prepared阶段
    2. 事务预提交 各参与者节点接受到preCommit请求后,执行事务操作
    3. 各参与者节点向协调者反馈事务执行
  2. 中断事务 任意一个参与者节点反馈给协调者响应No时,或者在等待超时协调者等待参与者)后,协调者还未收到参与者的反 馈,就中断事务,中断事务分为两步: 1)协调者向各个参与者节点发送abort请求 2)参与者收到abort请求,或者等待超时时间后,中断事务(参与者等待协调者)

阶段三 : doCommit 1、执行提交

  • 发送提交请求 协调者向所有参与者节点发送doCommit请求
  • 事务提交 各参与者节点接受到doCommit请求后,执行事务提交操作
  • 反馈事务提交结果
  • 事务完成 协调者接受各个参与者反馈的ack后,完成事务

2、中断事务

  1. 参与者接受到abort请求后,执行事务回滚
  2. 参与者完成事务回滚以后,向协调者发送ack
  3. 协调者接受回滚ack后,回滚事务

3PC相较于2PC而言,解决了协调者挂点后参与者无限阻塞和单点问题,但是仍然无法解决网络分 区问题

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