兩階段提交協(xié)議-2PC

兩階段提交協(xié)議(2PC)：是一種原子承諾協(xié)議，一種分布式算法，它協(xié)調(diào)參與分布式事務(wù)的所有應(yīng)用（進(jìn)程）是否提交或終止（回滾）事務(wù)，

2PC基本算法

• 階段一：提交事務(wù)詢問請(qǐng)求（或投票）階段

  1. 事務(wù)協(xié)調(diào)者（TM）向所有參與該事務(wù)的進(jìn)程發(fā)送事務(wù)內(nèi)容，詢問是否可以執(zhí)行該事務(wù)的提交，并等待所有AP的響應(yīng)
  2. 每個(gè)AP節(jié)點(diǎn)執(zhí)行事務(wù)操作，將undo和redo信息記錄到事務(wù)日志中，盡量把提交過程中所消耗時(shí)間的操作和準(zhǔn)備都提前完成后確保后續(xù)事務(wù)提交的成功率（undo log-回滾日志，redo log-重做日志）
  3. 每個(gè)AP向TM回復(fù)協(xié)議消息（投票），如果AP執(zhí)行成功則投票贊成，如果AP回復(fù)協(xié)議消息失敗或者出現(xiàn)無法預(yù)知的錯(cuò)誤則投票不贊成
  2pc階段一

• 階段二：提交事務(wù)階段

  • 階段一成功執(zhí)行事務(wù)：協(xié)調(diào)者（TM）在提交事務(wù)請(qǐng)求階段收到來自所有AP的協(xié)議消息
    1. TM向所有AP發(fā)送事務(wù)提交消息
    2. 每個(gè)AP執(zhí)行事務(wù)操作，并釋放事務(wù)期間所有持有的鎖和資源
    3. 每個(gè)AP向TM發(fā)送事務(wù)確認(rèn)的協(xié)議消息
    4. TM收到所有AP的確認(rèn)消息完成本次事務(wù)
  • 階段一失敗中斷事務(wù)：任何AP投票否或者TM超時(shí)
    1. TM向所有AP發(fā)送事務(wù)回滾消息
    2. 每個(gè)AP根據(jù)回滾日志（undo log）撤銷事務(wù)，并釋放事務(wù)期間所有持有的鎖和資源
    3. 每個(gè)AP向TM發(fā)送確認(rèn)消息

    4. TM收到所有的確認(rèn)消息后撤銷該事務(wù)

       
       
       2pc階段二

2PC的缺點(diǎn)

1. 同步堵塞：兩階段提交協(xié)議最大的缺點(diǎn)就是它是一種堵塞協(xié)議，在事務(wù)詢問階段AP向TM發(fā)送協(xié)議消息后，AP將堵塞，直到AP收到TM提交或回滾事務(wù)

2. 數(shù)據(jù)一致性：如果在執(zhí)行階段二時(shí)TM或者部分AP不可用，部分AP執(zhí)行事務(wù)不成功，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致

三階段提交協(xié)議-3PC

3PC是2PC的升級(jí)版，與2PC最大的不同就是3PC它是非堵塞的，具體就是在事務(wù)提交或者中止之前增加了一種超時(shí)機(jī)制，當(dāng)超過這個(gè)時(shí)間上限還未提交事務(wù)，就會(huì)把該事務(wù)綁定的資源釋放掉

3PC算法

• 階段一：canCommit（投票）

  1. TM接收到事務(wù)請(qǐng)求后，向所有事務(wù)參與者發(fā)送canCommit請(qǐng)求，等待參與者返回信息，如果TM在接收事務(wù)請(qǐng)求時(shí)出現(xiàn)故障或者不可用，TM將直接中止事務(wù)。
  2. 事務(wù)參與者接收到一個(gè)來自TM的canCommit請(qǐng)求后，如果參與者都同意后會(huì)向TM回復(fù)yes消息并進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，如果參與者獲取資源失敗或者出現(xiàn)不可用會(huì)回復(fù)no中止事務(wù)。

• 階段二：preCommit（預(yù)提交）

  1. TM在超時(shí)時(shí)間內(nèi)收到yes消息后，會(huì)向所有的參與者發(fā)送preCommit消息，如果出現(xiàn)故障，超時(shí)或者TM收到no消息，TM將向所有參與者發(fā)送中止事務(wù)的消息。
  2. 所有等待中的參與者如果收到preCommit消息會(huì)發(fā)揮ACK消息并等待最終提交或中止事務(wù)，如果搜道協(xié)調(diào)者中止消息，失敗或者超時(shí)等待則會(huì)中止事務(wù)。

• 階段三：doCommit（提交）

  1. 如果協(xié)調(diào)者正常工作并收到了所有參與者的ACK消息，它會(huì)向所有的參與者發(fā)送doCommit消息，如果超時(shí)時(shí)間范圍內(nèi)未收到或者部分未收到等情況，協(xié)調(diào)者向所有的參與者發(fā)送中止事務(wù)消息。

  2. 如果參與者接收到doCommit消息，會(huì)正式提交事務(wù)，并釋放整個(gè)事務(wù)期間占用的資源，然后向TM反饋ACK消息，如果收到來自TM的中止消息參與者會(huì)根據(jù)階段一的undo log回滾事務(wù)，并釋放所有的事務(wù)資源并向TM反饋ACK信息。完成事務(wù)。。
     

     3pc

3PC的缺點(diǎn)

在階段三如果協(xié)調(diào)者在超時(shí)范圍內(nèi)未提交doCommit消息或者中止消息，參與者在超時(shí)后會(huì)繼續(xù)進(jìn)行事務(wù)的提交，如果doCommit沒問題但是如果是中止服務(wù)的話參與者還會(huì)自動(dòng)提交事務(wù)這樣可能導(dǎo)致本來的事務(wù)回滾變成了事務(wù)提交。

參閱：
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-phase_commit_protocol
https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_commit_protocol

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