分布式中的两阶段提交协议(2PC)与三阶段提交协议(3PC)

分布式中的两阶段提交协议(2PC)与三阶段提交协议(3PC)

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/Mylqs/article/details/145503114

在分布式系统中，实现数据一致性是一个充满挑战的任务。今天我们来聊聊解决分布式事务的一些经典方法——两阶段提交协议（Two-Phase Commit，简称2PC）和三阶段提交协议（Three-Phase Commit，简称3PC）。

为什么需要分布式事务协议？

随着系统规模的扩大，数据存储和计算通常会分散到多个节点上。这种分布式架构虽然提升了性能和可用性，但也引入了新的问题——如何保证多个节点在同一个事务中能够保持一致性。

在单机环境中，事务的一致性通过ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）原则就可以轻松保证，但在分布式环境中，跨节点的操作需要额外的协调机制来确保一致性。

两阶段提交协议（2PC）和三阶段提交协议（3PC）就是在这样的背景下产生的。

两阶段提交协议（2PC）

原理

2PC 是一种经典的分布式事务协议，分为以下两个阶段：

1. 准备阶段（Prepare Phase）

• *协调者（Coordinator）**向所有参与者（Participants）发送准备请求。
• 每个参与者执行事务，并记录undo和redo日志，但暂时不提交。
• 如果参与者能够执行事务，则返回“准备就绪”（Yes）；否则返回“失败”（No）。

2. 提交阶段（Commit Phase）

• 如果协调者收到所有参与者的“准备就绪”回复，则向所有参与者发送“提交”指令，参与者正式提交事务。
• 如果有任何一个参与者返回“失败”，则向所有参与者发送“回滚”指令，参与者回滚事务。

优点

• 简单易实现：逻辑清晰，步骤明确。
• 一致性强：只要协调者能够正常工作，事务的一致性就能得到保证。

缺点

• 阻塞问题：如果协调者在提交阶段宕机，参与者会一直阻塞等待。
• 单点故障：协调者是单点，一旦失败，整个事务可能无法继续。
• 性能开销大：两次网络交互会增加延迟，影响系统性能。

三阶段提交协议（3PC）

为了解决2PC中存在的阻塞问题和单点故障问题，3PC在2PC的基础上增加了一个阶段——预提交阶段。

原理

3PC 将事务流程分为以下三个阶段：

1. 准备阶段（Prepare Phase）

• 和2PC的第一阶段类似，协调者询问所有参与者是否能够执行事务。
• 参与者检查是否能够执行，并返回“准备就绪”（Yes）或“失败”（No）。

2. 预提交阶段（Precommit Phase）

• 如果所有参与者都返回“准备就绪”，协调者会发送“预提交”指令。
• 参与者在本地记录日志，进入“准备提交”状态，等待最终指令。
• 如果有任何参与者返回“失败”，协调者会发送“回滚”指令。

3. 提交阶段（Commit Phase）

• 如果协调者确认所有参与者都处于“准备提交”状态，则发送“提交”指令。
• 否则，发送“回滚”指令。

优点

• 降低阻塞概率：引入超时机制，参与者不会无限期等待协调者。
• 更高的容错性：协调者失败后，参与者可以根据状态自行决定提交或回滚。

缺点

• 更复杂：相比2PC，3PC需要更多的状态和步骤。
• 一致性降低：在极端情况下，可能出现部分节点提交、部分节点回滚的分裂状态。

2PC 与 3PC 的对比

总结与思考

无论是2PC还是3PC，它们都是实现分布式事务的重要方法。2PC更简单，但在高可靠场景下可能显得笨重；3PC容错性更高，但实现复杂度也更大。

在实际工程中，选择使用哪种协议，或者是否需要分布式事务，还需要结合业务需求和系统架构权衡利弊。例如，在一些高性能、高可用的分布式系统中，我们可能更倾向于使用BASE理论（基本可用、软状态、最终一致性）来替代强一致性。

希望这篇文章能让你对2PC和3PC有一个更清晰的认识！