什么是2pc算法
2pc又称为二阶段提交协议,即将事务的提交过程分为两个阶段来进行处理:准备阶段和提交阶段,解决了分布式原子性问题
事务的发起者称协调者,事务的执行者称参与者。
2pc算法过程
阶段1:准备阶段
1、协调者向所有参与者发送事务内容,询问是否可以提交事务,并等待所有参与者答复。
2、各参与者执行事务操作,将操作信息记入事务日志中(但不提交事务)。
3、如参与者执行成功,给协调者反馈YES,即可以提交;如执行失败,给协调者反馈NO,即不可提交。
阶段2:提交阶段
此阶段分两种情况:
- 情况1:所有参与者均反馈YES时,即提交事务。
- 1、协调者向所有参与者发出正式提交事务的请求(即Commit请求)。
- 2、参与者执行Commit请求,并释放整个事务期间占用的资源。
- 3、各参与者向协调者反馈Ack完成的消息。
- 4、协调者收到所有参与者反馈的Ack消息后,即完成事务提交。
- 情况2:任何一个参与者反馈NO时,即中断事务
- 1、协调者向所有参与者发出回滚请求(即Rollback请求)。
- 2、参与者使用阶段1中的操作信息执行回滚操作,并释放整个事务期间占用的资源。
- 3、各参与者向协调者反馈Ack完成的消息。
- 4、协调者收到所有参与者反馈的Ack消息后,即完成事务中断。
2PC的缺陷
1、同步阻塞:最大的问题即同步阻塞,即:所有参与事务的逻辑均处于阻塞状态。
2、单点:协调者存在单点问题,如果协调者出现故障,参与者将一直处于锁定状态。
3、脑裂:在阶段2中,如果只有部分参与者接收并执行了Commit请求,会导致节点数据不一致。
由于2PC存在如上同步阻塞、单点、脑裂问题,因此又出现了2PC的改进方案,即3PC。
什么是3pc算法
3PC,三阶段提交协议,是2PC的改进版本,即将事务的提交过程分为CanCommit、PreCommit、do Commit三个阶段来进行处理。
事务的发起者称协调者,事务的执行者称参与者。
3pc算法过程
阶段1:CanCommit
1、协调者向所有参与者发出包含事务内容的CanCommit请求,询问是否可以提交事务,并等待所有参与者答复。
2、参与者收到CanCommit请求后,如果认为可以执行事务操作,则反馈YES并进入预备状态,否则反馈NO。
阶段2:PreCommit
此阶段分两种情况:
1、所有参与者均反馈YES,即执行事务预提交。
2、任何一个参与者反馈NO,或者等待超时后协调者尚无法收到所有参与者的反馈,即中断事务。
- 事务预提交:(所有参与者均反馈YES时)
1、协调者向所有参与者发出PreCommit请求,进入准备阶段。
2、参与者收到PreCommit请求后,执行事务操作,将操作信息记入事务日志中(但不提交事务)。
3、各参与者向协调者反馈Ack响应或No响应,并等待最终指令。
- 中断事务:(任何一个参与者反馈NO,或者等待超时后协调者尚无法收到所有参与者的反馈时)
1、协调者向所有参与者发出终止请求。
2、无论收到协调者发出的终止请求,或者在等待协调者请求过程中出现超时,参与者均会中断事务。
阶段3:do Commit
此阶段也存在两种情况:
1、所有参与者均反馈Ack响应,即执行真正的事务提交。
2、任何一个参与者反馈NO,或者等待超时后协调者尚无法收到所有参与者的反馈,即中断事务。
- 提交事务:(所有参与者均反馈Ack响应时)
1、如果协调者处于工作状态,则向所有参与者发出do Commit请求。
2、参与者收到do Commit请求后,会正式执行事务提交,并释放整个事务期间占用的资源。
3、各参与者向协调者反馈Ack完成的消息。
4、协调者收到所有参与者反馈的Ack消息后,即完成事务提交。
- 中断事务:(任何一个参与者反馈NO,或者等待超时后协调者尚无法收到所有参与者的反馈时)
1、如果协调者处于工作状态,向所有参与者发出中断请求。
2、参与者使用阶段1中的操作信息执行回滚操作,并释放整个事务期间占用的资源。
3、各参与者向协调者反馈Ack完成的消息。
4、协调者收到所有参与者反馈的Ack消息后,即完成事务中断
3PC的优点和缺陷
优点:降低了阻塞范围,在等待超时后协调者或参与者会中断事务。避免了协调者单点问题,阶段3中协调者出现问题时,参与者会继续提交事务。
缺陷:脑裂问题依然存在,即在参与者收到PreCommit请求后等待最终指令,如果此时协调者无法与参与者正常通信,会导致参与者继续提交事务,造成数据不一致。