说一下两阶段提交和三阶段提交的过程?分别有什么问题?

  • 两阶段提交协议 2PC

1. 第一阶段(投票阶段):

(1)协调者节点向所有参与者节点询问是否可以执行提交操作(vote),并开始等待各参与者节点的响应;

(2)参与者节点执行询问发起为止的所有事务操作,并将Undo信息和Redo信息写入日志。

(3)各参与者节点响应协调者节点发起的询问。如果参与者节点的事务操作实际执行成功,则它返回一个”同意”消息;如果参与者节点的事务操作实际执行失败,则它返回一个”中止”消息。

2. 第二阶段(提交执行阶段):

当协调者节点从所有参与者节点获得的相应消息都为”同意”时:

(1)协调者节点向所有参与者节点发出”正式提交(commit)”的请求;

(2)参与者节点正式完成操作,并释放在整个事务期间内占用的资源;

(3)参与者节点向协调者节点发送”完成”消息;

(4)协调者节点受到所有参与者节点反馈的”完成”消息后,完成事务。

两阶段提交存在的问题:

  1. 执行过程中,所有参与节点都是事务阻塞型的。当参与者占有公共资源时,其他第三方节点访问公共资源不得不处于阻塞状态;

  2. 参与者发生故障:协调者需要给每个参与者额外指定超时机制,超时后整个事务失败;

  3. 协调者发生故障:参与者会一直阻塞下去。需要额外的备机进行容错;

  4. 二阶段无法解决的问题:协调者再发出 commit 消息之后宕机,而唯一接收到这条消息的参与者同时也宕机了。那么即使协调者通过选举协议产生了新的协调者,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。

  • 三阶段提交协议 3PC

与两阶段提交不同的是,三阶段提交有两个改动点:

  1. 引入超时机制。同时在协调者和参与者中都引入超时机制;

  2. 在第一阶段和第二阶段中插入一个准备阶段。保证了在最后提交阶段之前各参与节点的状态是一致的。

也就是说,除了引入超时机制之外,3PC 把 2PC 的准备阶段再次一分为二,这样三阶段提交就有 CanCommit、PreCommit、DoCommit 三个阶段。

1. CanCommit 阶段

3PC 的 CanCommit 阶段其实和 2PC 的准备阶段很像。协调者向参与者发送 commit 请求,参与者如果可以提交就返回 Yes 响应,否则返回 No 响应。

(1)事务询问:协调者向参与者发送 CanCommit 请求。询问是否可以执行事务提交操作。然后开始等待参与者的响应。

(2)响应反馈:参与者接到 CanCommit 请求之后,正常情况下,如果其自身认为可以顺利执行事务,则返回 Yes 响应,并进入预备状态。否则反馈 No。

2. PreCommit 阶段

协调者根据参与者的反应情况来决定是否可以继续事务的 PreCommit 操作。根据响应情况,有以下两种可能:

假如协调者从所有的参与者获得的反馈都是 Yes 响应,那么就会执行事务的预执行。

(1)发送预提交请求:协调者向参与者发送 PreCommit 请求,并进入 Prepared 阶段。

(2)事务预提交:参与者接收到 PreCommit 请求后,会执行事务操作,并将 undo 和 redo 信息记录到事务日志中。

(3)响应反馈:如果参与者成功的执行了事务操作,则返回 ACK 响应,同时开始等待最终指令。

假如有任何一个参与者向协调者发送了 No 响应,或者等待超时之后,协调者都没有接到参与者的响应,那么就执行事务的中断。

(1)发送中断请求:协调者向所有参与者发送 abort 请求。

(2)中断事务:参与者收到来自协调者的 abort 请求之后(或超时之后,仍未收到协调者的请求),执行事务的中断。

3. doCommit 阶段

该阶段进行真正的事务提交,也可以分为以下两种情况。

3.1 执行提交

(1)发送提交请求:协调接收到参与者发送的 ACK 响应,那么他将从预提交状态进入到提交状态。并向所有参与者发送 doCommit 请求。

(2)事务提交:参与者接收到 doCommit 请求之后,执行正式的事务提交。并在完成事务提交之后释放所有事务资源。

(3)响应反馈:事务提交完之后,向协调者发送 ACK 响应。

(4)完成事务:协调者接收到所有参与者的 ACK 响应之后,完成事务。

3.2 中断事务

协调者没有接收到参与者发送的 ACK 响应(可能是接受者发送的不是 ACK 响应,也可能响应超时),那么就会执行中断事务。

(1)发送中断请求:协调者向所有参与者发送 abort 请求。

(2)事务回滚:参与者接收到 abort 请求之后,利用其在阶段二记录的 undo 信息来执行事务的回滚操作,并在完成回滚之后释放所有的事务资源。

(3)反馈结果:参与者完成事务回滚之后,向协调者发送 ACK 消息。

(4)中断事务:协调者接收到参与者反馈的 ACK 消息之后,执行事务的中断。

三阶段提交的问题:

网络分区可能会带来问题。需要四阶段解决:四阶段直接调用远程服务的数据状态,确定当前数据一致性的情况。

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