三阶段提交（3PC - Three - Phase Commit）

  • 定义和工作原理

    • 3PC 是在 2PC 的基础上进行改进的分布式事务协议，主要是为了减少 2PC 中的阻塞问题和单点故障风险。它分为三个阶段：
      • CanCommit 阶段：事务协调者向所有参与者发送一个 CanCommit 请求，询问参与者是否可以提交事务。参与者接收到请求后，根据自身的状态（如资源是否充足、本地事务是否能够执行等）返回 Yes 或 No 响应。这个阶段主要是初步检查参与者是否有能力执行事务，并不涉及事务的实际执行和资源预留。
      • PreCommit 阶段：如果协调者收到所有参与者的 Yes 响应，就会进入 PreCommit 阶段。协调者向参与者发送 PreCommit 请求，要求参与者执行事务操作，但与 2PC 不同的是，此时参与者并不立即提交事务，而是和 2PC 的准备阶段一样，执行事务操作并记录 Redo 和 Undo 信息，然后向协调者返回 ACK 响应。如果协调者收到任何一个参与者的 No 响应，就会向所有参与者发送 abort 请求，要求参与者回滚事务，整个事务流程结束。
      • DoCommit 阶段：当协调者收到所有参与者在 PreCommit 阶段返回的 ACK 响应后，就会向参与者发送 DoCommit 请求，要求参与者提交事务。参与者收到请求后正式提交事务，释放资源。如果协调者在规定时间内没有收到所有参与者的 ACK 响应，或者在发送 DoCommit 请求后没有收到参与者的提交成功反馈，协调者会重新发送 DoCommit 请求或者判定事务失败并要求参与者回滚事务。

  • 与 2PC 的区别

    在协调者和参与者中都引入了超时机制（2PC只有协调者才有超时机制），并且把2PC的第一个阶段拆分成了两步（询问 & 执行事务操作并记录 Redo 和 Undo 信息）

  • 解决阻塞问题

    • 2PC：在准备阶段后，如果协调者出现故障，参与者会一直等待协调者的指令，导致事务阻塞。
    • 3PC：引入了 CanCommit 阶段进行初步询问，并且在 PreCommit 阶段参与者在未收到 DoCommit 请求时可以自动回滚事务，减少了等待协调者指令导致的阻塞情况。例如，在 PreCommit 阶段，如果参与者长时间未收到 DoCommit 请求，它可以基于超时机制自行决定回滚事务，避免了长时间的资源占用。

  • 降低单点故障影响

    • 2PC：协调者在事务过程中扮演着至关重要的角色，一旦协调者故障，可能会导致整个事务处理陷入混乱。
    • 3PC：虽然协调者仍然很重要，但由于有更多的阶段和更灵活的回滚机制，即使协调者在某个阶段出现故障，参与者可以基于当前阶段的状态进行一定程度的自我处理，降低了对协调者的依赖。例如，在 CanCommit 阶段，如果协调者故障，参与者可以简单地结束事务流程而不会产生像 2PC 中那样的阻塞。

  • 提高可靠性

    • 2PC：因为同步阻塞和单点故障问题，在出现网络故障或节点故障时，数据不一致的风险相对较高。
    • 3PC：通过三次阶段的通信和更灵活的处理机制，在一定程度上提高了事务处理的可靠性，减少了数据不一致的可能性。例如，在 DoCommit 阶段，如果部分参与者未收到提交请求，3PC 可以通过重新发送请求或者回滚机制来尽量保证事务的一致性。