分布式事务之2PC

Posted 2021-04-23 码农心经

2PC又称两阶段提交协议。

2PC是一个非常经典的强一致、中心化的原子提交协议。

它执行过程中需要协调者、参与者两种角色，一个协调者中心化节点，N个参与者节点共同合作完成分布式事务操作。

下面以一个订单支付的场景案例进行对2PC协议的解析。

支付成功后，需要修改订单状态为支付完成，否则修改状态为支付失败。

2PC协议主要分为两个阶段：投票阶段、提交/执行阶段

第一阶段：投票

1. 首先协调者收到请求后向参与者（订单服务）和参与者（支付服务）发出prepare预处理指令，通知它们进入2PC处理逻辑，并等待它们的响应。

2. 订单服务修改订单状态为支付完成，但不commit，支付服务开始进行支付动态，但不commit。

3. 支付服务支付成功后向协调者返回Yes，否则返回No，订单服务修改订单状态成功后向协调者返回Yes，否则返回No。

第二阶段：提交/执行（成功）

    4. 订单服务和支付服务在上一阶段都返回Yes后，协调者会向两个参与者发送commit指令。

    5. 订单服务和支付服务收到commit指令后会执行commit操作，至此，完成了整个事务操作。

第二阶段：提交/执行（失败）

    4. 在投票阶段如果参与者有其中一个返回的是No的话，那么协调者会向两个参与者发送rollback指令，通知两个参与者都回滚。

    5. 订单服务和支付服务收到rollback指令后，都会执行rollback。

上述就是2PC协议的整体执行流程，但是也存在非常明显的缺点。

2PC缺点

1. 性能问题

   在2PC执行的整个过程中，参与者都需要等其他参与者执行完并向协调者响应Yes或No后才能执行commit/rollback操作，在等待的过程中资源是被锁定的，只有执行完commit/rollback操作才会释放，显而易见性能是低下的。

2. 单点问题 

1. 协调者单点

1. 如果协调者在发送完prepare指令后宕机，则在参与者执行完相应逻辑后，回复Yes/No后,则再也无法收到协调者的指令，会一直等待，直到超时。

2. 如果协调者在发送完commit/rollback指令后宕机，如果所有参与者都收到了commit/rollback指令影响不大，但是如果只有部分参与者收到了commit指令，那么就会导致数据不一致，如果只有部分参与者收到了rollback指令，这种情况不会导致数据不一致，因为未收到rollback指令的参与者会在等待超时后自动rollback。

解决方案


1.  协调者冗余，设置协调者备份，当协调者挂掉后，可启用备份协调者，原协调者记录日志，备用协调者可在原协调者宕机后，根据日志继续完成操作。

2. 在协调者宕机后，可在参与者中重新选举一个新的协调者
   

2. 参与者单点

1. 如果参与者在收到prepare指令后，突然宕机，那么它就无法向协调者响应Yes/No，协调者会一直等待直到超时，最后向其他参与者发送rollback指令，进行回滚。

2. 如果参与者在执行完相应逻辑向协调者响应Yes/No之前，与i会发生相同的现象。

3. 如果参与者在收到commit指令后宕机，那么就会出现数据不一致的情况，因为其他参与者收到commit指令后进行commit操作。

4. 如果参与者在收到rollback指令后宕机，不会出现数据不一致的情况，数据库会在事务超时后自动回滚。