分布式事务-两阶段提交2PC

2PC协议就是两阶段提交,用来解决分布式事务,分为两个阶段,分别为Prepare和Commit,也是PC由来。

第一阶段Prepare 提交事务请求

如图所示,主要流程有以下三个方面

  • 询问:事务协调者(Manager)向所有的事务参与者发送事务请求,询问是否可能执行事务,然后等待各个待各个事务参与者的响应。

  • 执行:各个事务参与者在接收到事务协调者的请求后,开始执行事务操作,并将undo、redo信息记录到事务日志中去。

  • 响应:如果参与者成功执行了事务并记录了undo、redo日志,则向事务协调者返回YES,否则返回NO,当然了在实际中也可能存在参与者宕机就一直得不到响应的情况。

第二阶段Commit 执行事务提交

两种情况,一种是成功执行commit,另一种是执行失败rollback

执行成功commit,流程图

  • commit请求:事务协调者向所有的事务参与者发送事务commit请求。所有的事务参与者在接收到协调者的请求后,执行事务提交操作,执行完成后释放在事务执行期间占用的系统资源。

  • 反馈结果:参与者执行完事务提交后向协调者发送Ack响应。

  • 完成事务:协调者在接收到所有事务参与者的Ack响应后完成事务提交。

执行失败rollback

在执行Prepare阶段,难免的可能会出现如下情况:

  • 参与者执行事务失败

  • 参与者服务宕机

  • 协调者与参与者网络通信中断

如果出行以上情况,这时协调者就无法接收到参与者的YES响应或者某一个参与者返回了NO响应,这时协调者就进入到了事务rollback回滚阶段,对事务进行回滚操作。如下图

  • rollback请求:事务协调者向所有的事务参与者发送事务rollback回滚请求。

  • 参与者在接收到协调者的rollback回滚操作后,会根据在Prepare阶段记录的undo日志进行事务回滚,完成事务回滚后会释放掉在事务回滚执行期间占用的所有资源。

  • 结果反馈:参与者完成事务rollback回滚后会向协调者发送Ack响应。

  • 完成事务:事务协调者在接收到所有事务参与者的Ack响应后完成事务rollback回滚。

可能存在的问题

  • 同步阻塞:在参与者等待协调者的指令的时候,实质上是在等待参与者的响应,在这期间参与者就不能进行任何其他的操作,也就是阻塞了其运行。如果发生了协调者与参与者不能进行网络通信的情况,参与者一直接收不到协调者的指令,那么参与者将会一直阻塞下去。

  • 单点:在2PC中,一切请求都来自协调者,所以协调者的地位是至关重要的,如果协调者宕机,那么就会使参与者一直阻塞并一直占用资源。如果协调者也是分布式,使用选主方式提供服务,那么在一个协调者挂掉后,可以选取另一个协调者继续后续的服务,可以解决单点问题。但是,新协调者无法知道上一个事务的全部状态信息(例如已等待Prepare响应的时长等),所以也无法顺利处理上一个事务。

  • **数据不一致:**Commit事务过程中,Commit/Rallback请求可能因为协调者宕机或协调者与参与者网络问题丢失,那么就导致了部分参与者没有收到Commit/Rallback请求,而其他参与者则正常收到执行了Commit/Rallback操作,没有收到请求的参与者继续阻塞。这时参与者之间的数据就不再一致了。

  • **环境可靠性依赖:**协调者Prepare请求发出后,等待响应,然而如果有参与者宕机或与协调者之间的网络中断,都会导致协调者无法收到所有参与者的响应,那么在2PC中,协调者会等待一定时间,然后超时后,会触发事务回滚。在这个过程中,协调者和所有参与者都是出于阻塞的。这种机制对网络问题常见的现实环境来说太苛刻了。

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