奈学教育：分布式架构，刚性事务 -2PC 必须注意的问题及 3PC 详细解说

2PC必须注意的问题

咱们上文介绍了分布式事务的常见方案、类型划分、2PC的起源和流程。但是不幸的是2PC还是存在几个问题：

1、全流程的同步阻塞：不管是第一阶段还是第二阶段，所有参与节点都是事务阻塞型。当参与者占有公共资源时，其他第三方访问公共资源可能不得不处于阻塞状态。

2、TM单点故障：由于全流程依赖TM的协调，一旦TM发生故障。参与者会一直阻塞下去。尤其在第二阶段，TM发生故障，那么所有的参与者还都处于锁定事务资源的状态中，而无法继续完成事务操作。所有参与者必须等待TM重新上线(TM重新选举)后才能继续工作。

3、TM脑裂引起数据不一致：在第二阶段中，当TM向参与者发送commit请求之后，发生了局部网络异常或者在发送commit请求过程中TM发生了故障，这会导致只有一部分参与者接受到了commit请求。而在这部分参与者接到commit请求之后就会执行commit操作。但是其他部分未接到commit请求的机器则无法执行事务提交。于是整个分布式系统便出现了数据不一致性的现象。

4、TM脑裂引起事务状态不确定：TM再发出commit消息之后宕机，而接收到这条消息的参与者同时也宕机了。那么即使通过选举协议产生了新的TM，这条事务的状态也是不确定的，没人知道事务是否被已经提交。

3PC详解来啦



一、3PC定义

2PC是CP的刚性事务，追求数据强一致性。但是通过我们上面分析可以得知TM脑裂可能造成数据不一致和事务状态不确定问题。无法达到CP的完美状态。因此业界就出现了3PC，用来处理TM脑裂引起的数据不一致和事务状态不确定问题。



因为3PC是为彻底解决的2PC的数据不一致和事务状态不确定问题而出现。根据这一个前提，加上笔者对3PC的理解，总结出3PC的注释事项：

1）3PC确保任何分支下的数据一致性

2）3PC确保任何分支最多3次握手得到最终结果(超时机制)

3）RM超时后的事务状态必须从TM获取。2PC只有TM的超时机制，3PC新增了参与者(RM)的超时机制，一方面辅助解决了2PC的事务/事务问题，还能降低一定的同步阻塞问题。因为TM、RM双向超时机制，所以维基百科对3PC定义为“非阻塞”协议。



二、优雅的3PC流程

3PC 分成3个阶段：CanCommit(准备阶段)、PreCommit(对齐阶段)、DoCommit(提交阶段)；笔者根据资料对3阶段进行比较合适的翻译，非官方翻译。



准备阶段：跟2PC的表决阶段很类似，TM向参与者发送commit请求，参与者如果可以提交就返回Yes，否则返回No，询问超时默认参与者为No。唯一差别在于SQL层面：准备阶段只做了SQL处理，并未记录事务日志(Undo和Redo)



对齐阶段：TM和 各个参与者对齐事务状态，TM通知各个参与者事务最终状态，各个参与者如果一致未收到事务对齐通知，会在超时后从TM反查事务状态实现事务状态对齐。在SQL层面：事务状态对齐后，记录事务日志(Undo和Redo)



提交阶段：该阶段进行真正的事务提交。根据第二阶段得到的事务状态结果，各参与者根据TM的通知命令进行提交/abort或者超时后自动提交/abort。

下图是笔者根据资料和个人理解整理出来的一个自认为比较合理的3PC流程图：



三、总结

或许3PC也不完美，网上有好多各版本的3PC的流程图和解释。有的甚至还存在明显的问题，为3PC的理解带来了更大的苦难。身为架构师，就需要去追寻本质，了解3PC的前世今生，抓住3PC的本质，就很容易理解3PC了。



对于数据一致性，Google Chubby的作者Mike Burrows说过：“there is only one consensus protocol, and that’s Paxos” – all other approaches are just broken versions of Paxos。”

译文：世上只有一种一致性算法，那就是Paxos，所有其他一致性算法都是Paxos算法的不完整版。



作者：奈学教育-林淮川