我们看到了2PC二阶段提交事务的缺点:同步阻塞、协调者的单点问题、数据不一致和太过保守的容错机制等缺陷,怎么解决呢?
3PC(Three-Phase Commit)三阶段提交
3PC,是2PC的改进版,将二阶段提交协议的“提交事务请求”过程一分为二,形成了由CanCommit、PreCommit和do Commit三个阶段组成的事务处理协议。
阶段一:CanCommit
1.协调者向各参与者发起事务询问的canCommit请求,并等待响应。
2.各参与者向协调者反馈事务询问的响应。
阶段二:PreCommit
在阶段二中,协调者根据各参与者的响应决定是否进行事务的PreCommit操作,正常情况下,包含两种可能。
执行事务预提交的条件:所有的参与者反馈Yes响应。
1. 协调者向各参与者发起事务预提交请求preCommit,并等待响应。
2.参与者接收到preCommit后,会执行事务操作,并将Undo和Redo信息记录到事务日志中。
3.各参与者向协调者反馈事务执行的响应。
中断事务的条件:任何一个参与者向协调者反馈No响应,或者协调者在指定时间内没有接收到所有参与者(我理解是任意一个参与者)的反馈响应,意味着响应超时。
1.协调者向所有参与者节点发出abort请求。
2.中断事务。无论是收到来自协调者的abort请求,还是在等待协调者请求过程中超时,参与者都会中断事务。
阶段三:doCommit
执行提交
1.发送提交请求:协调者处于正常工作状态,并且它接收到了所有参与者的Ack响应,向所有参与者发送doCommit请求。
2.事务提交:参与者接收到 doCommit请求后,会正式执行事务提交操作,并在完成提交之后释放在整个事务执行期间占用的事务资源。
3.反馈事务提交结果:参与者在完成事务提交之后,向协调者发送Ack消息。
4.完成事务:协调者接收到所有参与者反馈的Ack消息后,完成事务。
中断事务的条件:协调者处于正常工作状态,并且有任意一个参与者向协调者反馈了No响应,或者协调者没有在指定时间内接收到所有参与者(我理解是任意一个参与者)的反馈响应。
1.发送中断请求:协调者向所有的参与者节点发送abort请求。
2.事务回滚:参与者接收到abort请求后,会根据阶段二中记录的Undo信息来执行事务回滚操作,并在完成回滚之后释放在整个事务执行期间占用的资源。
3.反馈事务回滚结果:参与者在完成事务回滚之后,向协调者发送Ack消息。
4.中断事务:协调者接收到所有参与者反馈的Ack消息后,中断事务。
需要注意的是,一旦进入阶段三,可能会存在以下两种故障。
· 协调者出现问题。
· 协调者和参与者之间的网络出现故障。
无论出现哪种情况,最终都会导致参与者无法及时接收到协调者的doCommit或abort请求,针对这样的异常情况,参与者都会在等待超时之后,继续进行事务提交。
优缺点
三阶段提交协议的优点:相较于二阶段提交协议,三阶段提交协议最大的优点就是降低了参与者的阻塞范围,并且能够在出现单点故障后继续达成一致。
三阶段提交协议的缺点:三阶段提交协议在去除阻塞的同时也引入了新的问题,那就是在参与者接收到preCommit消息后,如果网络出现分区,此时协调者所在的节点和参与者无法进行正常的网络通信,在这种情况下,该参与者依然会进行事务的提交,这必然出现数据的不一致性。
摘取自倪超《从Paxos到Zookeeper:分布式一致性原理与实践》
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