三：分布式事务一致性协议2pc和3pc

Posted 2020-06-14

一：分布式一致性协议
--->对于一个分布式系统进行架构设计的过程中，往往会在系统的可用性和数据一致性之间进行反复的权衡，于是就产生了一系列的一致性协议。
--->长期探索涌现出一大批经典的一致性协议和算法。其中最著名的就是二阶段提交协议，三阶段提交协议和paxos算法。


二：2PC与3PC
--->在分布式系统中，每一个机器节点虽然都能够明确知道自己在进行事务操作过程中的结果是成功或失败，但却无法直接获取到其他分布式节点的操作结果。因此，当一个事务操作需要跨越多个分布式节点的时候，为了保持事务处理的ACID特性，就需要引入一个称为“协调者”的组件来统一调度所有分布式节点的执行逻辑，这些被调度的分布式节点则被称为“参与者”。
--->协调者负责调度参与者的行为，并最终决定这些参与者是否要把事务真正进行提交。
--->基于这个思想，衍生出了二阶段提交和三阶段提交两种协议。


三：2PC
【1】2pc概念
---->2PC，是Two-Phase Commit的所写，即二阶段提交，是计算机网络尤其是在数据库领域内，为了使基于分布式系统架构下的所有节点在进行事务处理过程中能够保持原子性和一致性而设计的一种算法。
---->通常，二阶段提交协议也被认为是一种一致性协议，用来保证分布式系统数据一致性。
---->目前，绝大部分的关系型数据库都是采用二阶段提交协议来完成分布式事务处理的。利用该协议能够非常方便地完成所有分布式事务参与者的协调，统一决定事务的提交或回滚，从而能够有效地保证分布式数据一致性，因此二阶段提交协议被广泛地应用在许多分布式系统中。


【2】2PC说明
--->顾名思义，二阶段提交协议是将事务的提交过程分成两个阶段进行处理，其执行流程如下。
●阶段一：提交事务请求（投票阶段）
        1,事务询问：协调者向所有参与者发送事务内容，询问是否可以执行事务提交操作，并开始等待各参与者的响应。
        2,执行事务：各参与者节点执行事务操作，并将Undo和Redo信息计入事务日志中。
        3,各参与者向协调者反馈事务询问的响应。如果参与者成功执行了事务操作，那么就反馈给协调者yes响应，表示事务可以执行；如果参与者没有成功执行事务操作，那么就反馈给协调者No响应，表示事务不可以执行。


●阶段二：执行事务提交（根据投票结果确定最终实施）
在阶段二中，协调者会根据各参与者的反馈情况来决定最终是否可以进行事务提交操作，正常情况下，包含以下两种可能。
        《1》执行事务提交：假如协调者从所有的参与者获得的反馈是Yes响应，那么会执行事物提交。
                ==>1发送提交请求：协调者向所有参与者节点发出Commit请求
                ==>2事务提交：参与者接受到Commit请求后，会正式执行事务提交操作，并在完成提交之后释放整个事务执行期间占用的事务资源。
                ==>3反馈事务提交结果：参与者在完成事务提交之后，向协调者发送Ack消息
                ==>4完成事务：协调者接收到所有参与者反馈的Ack消息后，完成事务。

        《2》中断事务：假如任何一个参与者向协调者反馈了No响应，或者在等待超时之后，协调者尚无法接受到所有参与者的反馈响应，那么事务中断。
                ==>1发送回滚请求：协调者向所有参与者节点发送Rollback请求
                ==>2事务回滚：参与者接收到Rollback请求后，会利用其在阶段一中记录的Undo信息来执行事务回滚操作，并在完成回滚之后释放在整个事务执行期间占用的资源。
                ==>3反馈事务回滚结果：参与者在完成事务回滚之后，向协调者发送Ack消息
                ==>4中断事务：协调者接收到所有参与者反馈的Ack消息后，完成事务中断。


【3】：2PC优点和缺点
--->二阶段提交协议的优点：原理简单，实现方便
--->二阶段提交协议的缺点 ：同步阻塞，单点问题，脑裂，太过保守
   ●同步阻塞：
        ==>极大限制分布式系统性能
        ==>各个参与者完成时间不一，必然存在某些参与者等待其他未完成参与者完成事务操作。在等待过程中无法执行其他任何操作。
  ●单点问题：
        ==>协调者占据主导地位
        ==>一旦协调者出出现问题，那么整个事务则无法完成，尤其是在阶段二中出现问题，各个参与者所锁定的资源将无法释放。导致其他业务不能操作
   ●脑裂导致数据不一致：
        ==>如果分布式节点出现网络分区，某些参与者未收到commit提交命令。则出现部分参与者完成数据提交。未收到commit的命令的参与者则无法进行事务提交。整个分布式系统便出现了数据不一致性现象。
   ●太过保守：
        ==>协调者指示参与者进行事务提交询问的过程中，参与者出现故障导致协调者始终无法获取到所有参与者的相应信息的花，这时协调者只能靠自身的超时机制来判断是否需要中断事务，这样的策略显得保守。换句话说，二阶段提交协议没有设计较为完善的容错机制，任意一个节点故障会导致整个事务失败。