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深入理解分布式事务中的三阶段提交(3PC),什么是3PC,3PC原理是怎样?3PC的优化?

在上一篇文章中,我们详细介绍了分布式事务中的两阶段提交,以及知道了两阶段提交存在一定的问题

深入理解分布式事务中的两阶段提交(2PC),什么是2PC,2PC原理是怎样?2PC有没有什么问题?解决方案?无法解决的情况?

  • 同步阻塞问题:执行过程中,所有节点都是事务阻塞型的,当参与者占有公共资源时,其他第三方节点访问公共资源不得不处于阻塞状态,也就是说,从投票阶段到提交阶段完成这段时间,资源是被锁住的

  • 单点故障:协调者的故障会导致整个事务无法继续,参与者会一直阻塞,等待协调者回应,否则无法完成这次协议,整个系统就会进入阻塞态

三阶段提交协议是二阶段提交协议的改进版本,把两阶段提交协议的准备阶段一分为二,这样就有了
CanCommit、PreCommit、DoCommit 三个阶段

三阶段提交(3PC)

在这里插入图片描述
三阶段提交在两阶段提交的基础上增加了一个准备阶段,分为三个阶段:

  1. CanCommit阶段:协调者询问参与者是否可以提交事务,参与者返回 Yes 或 No。
  2. PreCommit阶段:协调者根据参与者返回的结果分为两种情况:
    • 如果参与者有返回 No 或者等待超时后,协调者就向所有参与者发送 abort 请求,所有参与者收到 abort 请求或者超时未收到请求,执行事务的中断
    • 如果所有参与者都返回 Yes,协调者发送 PreCommit 预提交请求,参与者执行事务并记录日志,如果都执行成功,则会返回 ACK 相应给协调者
  3. DoCommit阶段:协调者根据参与者返回的结果也分为两种情况:
    • 任一参与者未发送 ACK 报文,或者发送的不是 ACK 报文,或者相应超时,那么协调者就会向所有参与者发送 abort 中断请求,所有参与者接收到之后执行事务回滚操作,并释放所有的事务资源,完成事务回滚后再发送 ACK 消息,协调者接收到后执行事务中断
    • 协调者接收到所有参与者发送的 ACK 后,会发送 DoCommit 提交请求,参与者正式提交事务,并释放所有事物资源,提交完成后再向协调者发送 ACK 报文

三阶段提交协议的优化

同步阻塞问题优化

三阶段提交协议在第一个询问阶段时是并不锁定资源的,

在两阶段提交协议中,想象一下,如果有 10 个参与者和 1 个协调者,协调者在准备阶段发送 Prepare 消息,有 9 个 参与者正常返回同意,有一个返回中止或者超时不回,然后协调者就向所有参与者发送回滚请求,这不就浪费了很多的资源么?毕竟这期间 9 个参与者是锁定了资源的

同时,三阶段提交协议为参与者也增加了超时机制,两阶段提交中只有协调者有超时机制,一旦发生协调者宕机,整个系统就处于阻塞态了。

在进入第三阶段,如果参与者没有收到协调者发来的请求,会默认提交事务,而不会一直持有事务资源并处于阻塞状态

但是这种机制会出现数据一致性问题,如果协调者发送的是 abort 请求,那没收到的参与者就与收到的参与者的数据不一致了

总结

从协调者收到一次事务请求、发起提议到事务完成,两阶段提交协议是 2 次 RTT,即准备阶段和提交阶段,而三阶段提交协议是 3 次 RTT(CanCommit+PreCommit+Docommit),但是允许参与者自主决策,防止协调者宕机后整个系统处于阻塞态,增加了系统的可用性,对一些现实业务场景是非常值得的

**不论两阶段提交还是三阶段提交,都无法彻底解决分布式的一致性问题。**在极端情况下,会出现事务预提交成功,但事务确认提交失败的情况,事务管理器会记录事务日志,根据事务日志进行恢复,人工干预环节是无法避免的。

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