一分钟了解两阶段提交协议/算法（分布式理论基础）

Posted 2021-04-24 架构师之路

两阶段提交协议/算法（2PC）

概念
二阶段提交2PC（Two phase Commit）是指，在分布式系统里，为了保证所有节点在进行事务提交时保持一致性的一种协议算法。

背景
在分布式系统里，每个节点都可以知晓自己操作的成功或者失败，却无法知道其他节点操作的成功或失败。
当一个事务跨越多个节点时，为了保持事务的原子性与一致性，需要引入一个协调者（Coordinator）来统一掌控所有参与者（Participant）的操作结果，并指示它们是否要把操作结果进行真正的提交（commit）或者回滚（rollback）。

思路
2PC顾名思义分为两个阶段，其实施思路可概括为：
（1）投票阶段（voting phase）：参与者将操作结果通知协调者；
（2）提交阶段（commit phase）：收到参与者的通知后，协调者再向参与者发出通知，根据反馈情况决定各参与者是否要提交还是回滚；

缺陷
算法执行过程中，所有节点都处于阻塞状态，所有节点所持有的资源（例如数据库数据，本地文件等）都处于封锁状态。
典型场景为：
（1）某一个参与者发出通知之前，所有参与者以及协调者都处于阻塞状态；
（2）在协调者发出通知之前，所有参与者都处于阻塞状态；
另外，如有协调者或者某个参与者出现了崩溃，为了避免整个算法处于一个完全阻塞状态，往往需要借助超时机制来将算法继续向前推进，故此时算法的效率比较低。
总的来说，2PC是一种比较保守的算法。

举例
甲乙丙丁四人要组织一个会议，需要确定会议时间，不妨设甲是协调者，乙丙丁是参与者。
投票阶段：
（1）甲发邮件给乙丙丁，周二十点开会是否有时间；
（2）甲回复有时间；
（3）乙回复有时间；
（4）丙迟迟不回复，此时对于这个活动，甲乙丙均处于阻塞状态，算法无法继续进行；
（5）丙回复有时间（或者没有时间）；
提交阶段：
（1）协调者甲将收集到的结果反馈给乙丙丁（什么时候反馈，以及反馈结果如何，在此例中取决与丙的时间与决定）；
（2）乙收到；
（3）丙收到；
（4）丁收到；

结论
2PC效率很低，分布式事务很难做。

随手一点，知识便在无形中分享了。