分布式事务(二)之三阶段提交

三阶段提交(3PC)是二阶段提交(2PC)的改进版本,三阶段提交协议主要是为了解决两阶段提交协议的阻塞问题,2pc存在的问题是当协调者崩溃时,参与者不能做出最后的选择。因此参与者可能在协调者恢复之前保持阻塞。三阶段提交(Three-phase commit),是二阶段提交(2PC)的改进版本。

三阶段提交3PC

与两阶段提交不同的是,三阶段提交有两个改动点:

  • 引入超时机制。同时在协调者和参与者中都引入超时机制;
  • 在第一阶段和第二阶段中插入一个准备阶段。保证了在最后提交阶段之前各参与节点的状态是一致的。

3PC把2PC的准备阶段再次一分为二,这样三阶段提交就有CanCommit、PreCommit、DoCommit三个阶段。

CanCommit阶段

之前2PC的一阶段是本地事务执行结束后,最后不Commit,等其它服务都执行结束并返回Yes,由协调者发生commit才真正执行commit。而这里的CanCommit指的是 尝试获取数据库锁 如果可以,就返回Yes。这阶段主要分为2步

  • 事务询问:协调者向参与者发送CanCommit请求。询问是否可以执行事务提交操作。然后开始等待参与者的响应;
  • 响应反馈:参与者接到CanCommit请求之后,正常情况下,如果其自身认为可以顺利执行事务,则返回Yes响应,并进入预备状态。否则反馈No。

CanCommit

PreCommit阶段

在阶段一中,如果所有的参与者都返回Yes的话,那么就会进入PreCommit阶段进行事务预提交。这里的PreCommit阶段 跟上面的第一阶段是差不多的,只不过这里协调者和参与者都引入了超时机制 (2PC中只有协调者可以超时,参与者没有超时机制),主要包含两个步骤:

  • 事务预提交:参与者接收到PreCommit请求后,会执行事务操作,并将undo和redo信息记录到事务日志中。
  • 响应反馈:如果参与者成功的执行了事务操作,则返回ACK响应,同时开始等待最终指令。

3pc PreCommit阶段

假如有任何一个参与者向协调者发送了No响应,或者等待超时之后,协调者都没有接到参与者的响应,那么就执行事务的中断:

  • 发送中断请求:协调者向所有参与者发送abort请求。
  • 中断事务:参与者收到来自协调者的abort请求之后(或超时之后,仍未收到协调者的请求),执行事务的中断。

3pc PreCommit阶段

DoCommit阶段

该阶段进行真正的事务提交,也可以分为以下两种情况。

执行提交,发送提交请求 协调接收到参与者发送的ACK响应,那么他将从预提交状态进入到提交状态。并向所有参与者发送doCommit请求。

  • 事务提交:参与者接收到doCommit请求之后,执行正式的事务提交。并在完成事务提交之后释放所有事务资源。
  • 响应反馈:事务提交完之后,向协调者发送Ack响应。
  • 完成事务:协调者接收到所有参与者的ack响应之后,完成事务。

DoCommit阶段

中断事务,协调者没有接收到参与者发送的ACK响应(可能是接受者发送的不是ACK响应,也可能响应超时),那么就会执行中断事务。

  • 发送中断请求:协调者向所有参与者发送abort请求
  • 事务回滚:参与者接收到abort请求之后,利用其在阶段二记录的undo信息来执行事务的回滚操作,并在完成回滚之后释放所有的事务资源。
  • 反馈结果:参与者完成事务回滚之后,向协调者发送ACK消息
  • 中断事务:协调者接收到参与者反馈的ACK消息之后,执行事务的中断。

DoCommit阶段

总结

相对于2PC,3PC主要解决的单点故障问题,并减少阻塞,因为一旦参与者无法及时收到来自协调者的信息之后,他会默认执行commit。而不会一直持有事务资源并处于阻塞状态。但是这种机制也会导致数据一致性问题,因为,由于网络原因,协调者发送的abort响应没有及时被参与者接收到,那么参与者在等待超时之后执行了commit操作。这样就和其他接到abort命令并执行回滚的参与者之间存在数据不一致的情况。

在2PC中一个参与者的状态只有它自己和协调者知晓,假如协调者提议后自身宕机,在协调者备份启用前一个参与者又宕机,其他参与者就会进入既不能回滚、又不能强制commit的阻塞状态,直到参与者宕机恢复。

参与者如果在不同阶段宕机,我们来看看3PC如何应对:

  • 阶段1: 协调者或协调者备份未收到宕机参与者的vote,直接中止事务;宕机的参与者恢复后,读取logging发现未发出赞成vote,自行中止该次事务
  • 阶段2: 协调者未收到宕机参与者的precommit ACK,但因为之前已经收到了宕机参与者的赞成反馈(不然也不会进入到阶段2),协调者进行commit;协调者备份可以通过问询其他参与者获得这些信息,过程同理;宕机的参与者恢复后发现收到precommit或已经发出赞成vote,则自行commit该次事务
  • 阶段3: 即便协调者或协调者备份未收到宕机参与者t的commit ACK,也结束该次事务;宕机的参与者恢复后发现收到commit或者precommit,也将自行commit该次事务。

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posted @ 2021-11-02 15:51  御狐神  阅读(293)  评论(0编辑  收藏  举报