一致性協(xié)議之兩階段提交協(xié)議(2PC)

概述

2PC是一種一致性協(xié)議,我們設(shè)計一致性協(xié)議是為了保證分布式系統(tǒng)各個節(jié)點的數(shù)據(jù)一致性。目前絕大部分的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都是用2PC,統(tǒng)一事務(wù)的提交或回滾。

在分布式系統(tǒng)中,每一個節(jié)點都能明確的知道自己在進(jìn)行事務(wù)操作中的結(jié)果,成功或者失敗。卻無法直接獲取到其他節(jié)點的執(zhí)行情況。
因此一般會引入一個成為“協(xié)調(diào)者”的組件來統(tǒng)一協(xié)調(diào)各個分布式節(jié)點(參與者)的執(zhí)行邏輯,并最終決定是否進(jìn)行事務(wù)提交。2PC正是采用該思想來協(xié)調(diào)分布式系統(tǒng)。

2PC協(xié)議詳解

2PC,兩階段提交協(xié)議。顧名思義,它將事務(wù)的提交分為了兩個階段來進(jìn)行處理。

階段一:事務(wù)請求階段

1. 事務(wù)詢問

協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送事務(wù)內(nèi)容,詢問是否可以進(jìn)行事務(wù)提交操作,并等待參與者的響應(yīng)。

2. 事務(wù)執(zhí)行

各參與者執(zhí)行事務(wù),并記錄Undo和Redo信息到事務(wù)日志中。

3.事務(wù)反饋

各參與者向協(xié)調(diào)者反饋事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果。事務(wù)執(zhí)行成功則反饋Yes響應(yīng),執(zhí)行失敗則反饋No響應(yīng)。

階段二:事務(wù)提交階段

在階段二中,協(xié)調(diào)者會根據(jù)各參與者的反饋來決定是否進(jìn)行事務(wù)提交。

執(zhí)行事務(wù)提交

如果協(xié)調(diào)者收到各參與者的反饋都是Yes響應(yīng),則執(zhí)行事務(wù)提交

1. 發(fā)送Commit請求

協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)出事務(wù)Commit請求

2. 執(zhí)行事務(wù)Commit

參與者收到commit請求后,執(zhí)行事務(wù)提交操作。

3. 反饋結(jié)果

各參與者完成事務(wù)提交之后,向協(xié)調(diào)者發(fā)送Ack響應(yīng).

4. 完成事務(wù)

協(xié)調(diào)者收到各參與者的Ack響應(yīng)后,結(jié)束事務(wù)。

中斷事務(wù)

如果任何一個參與者向協(xié)調(diào)者反饋了No響應(yīng),或者協(xié)調(diào)者等待時間超時之后沒有收到所有參與者的反饋響應(yīng),那么就會中斷事務(wù)。

1. 發(fā)送Rollback請求

協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送Rollback請求

2. 執(zhí)行事務(wù)Rollback

參與者收到Rollback請求后,會根據(jù)事務(wù)日志中的Undo信息執(zhí)行事務(wù)回滾操作。

3. 反饋結(jié)果

各參與者完成事務(wù)回滾后,向協(xié)調(diào)者發(fā)送Ack響應(yīng)。

4. 完成事務(wù)Rollback

協(xié)調(diào)者收到所有參與者反饋的Ack響應(yīng)后,完成事務(wù)回滾。

優(yōu)缺點

優(yōu)點:協(xié)議簡單、易于實現(xiàn)

缺點:同步阻塞、單點問題、會出現(xiàn)腦裂、保守

1. 同步阻塞

執(zhí)行過程每一個步驟,各個參與者都要等待其他參與者執(zhí)行完成,期間無法進(jìn)行任何操作。

2.單點問題

協(xié)調(diào)者掛了,系統(tǒng)就掛了

3.腦裂問題

在階段二中,當(dāng)協(xié)調(diào)者發(fā)出commit請求后,由于網(wǎng)絡(luò)或者其他原因,一部分參與者收到了commit請求,一部分參與者未收到commit請求,則會出現(xiàn)一部分參與者提交了事務(wù),一部分未提交,因此出現(xiàn)各節(jié)點數(shù)據(jù)不一致,造成“腦裂”。

4. 保守

2PC沒有提供完善的容錯機(jī)制,任何一步失敗將會導(dǎo)致整個事務(wù)的失敗。這樣的策略略顯保守。

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