引入一个作为协调者(coordinator)的组件来统一掌控所有参与者(participant)的操作结果,并最终指示这些节点是否要把操作结果进行真正的提交。
协议说明
三阶段提交(Three Phase Commit),是 2PC 的改进版,其将二阶段提交协议的“提交事务请求”过程一分为二,形成了由 CanCommit、PreCommit 和 doCommit 三个阶段组成的事务处理协议。
阶段一:CanCommit
事务询问。协调者向所有的参与者发送一个包含事务内容的 canCommit 请求,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。
各参与者向协调者反馈事务询问的响应。参与者在接收到来自协调者的 canCommit 请求后,正常情况下,如果其自身认为可以顺利执行事务,那么会反馈 Yes 响应,并进入预备状态,否则反馈 No 响应。
阶段二:PreCommit
在阶段二中,协调者会根据各参与者的反馈情况来决定是否可以进行事务的 PreCommit 操作,正常情况下,包含两种可能:
执行事务预提交:假如协调者从所有的参与者获得的反馈都是 Yes 响应,那么就会执行事务预提交。
发送预提交请求。协调者向所有参与者节点发出 preCommit 的请求,并进入 Prepared 阶段。
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。
各参与者向协调者反馈事务执行的响应。如果参与者成功执行了事务操作,那么就会反馈给协调者 Ack 响应,同时等待最终的指令:提交(commit)或中止(abort)。
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,协调者尚无法接收到所有参与者的反馈响应,那么就会中断事务。
发送中断请求。协调者向所有参与者节点发出 abort 请求。
中断事务。无论是收到来自协调者的 abort 请求,或者是在等待协调者请求过程中出现超时,参与者都会中断事务。
阶段三:doCommit
该阶段将进行真正的事务提交,会存在以下两种可能的情况:
执行提交:
发送提交请求。进入这一阶段,假设协调者处于正常工作状态,并且它接收到了来自所有参与者的 Ack 响应,那么它将从“预提交”状态转换到“提交”状态,并向所有的参与者发送 doCommit 请求。
事务提交。参与者接收到 doCommit 请求后,会正式执行事务提交操作,并在完成提交之后释放在整个事务执行期间占用的事务资源。
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。
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。
中断事务:进入这一阶段,假设协调者处于正常工作状态,并且有任意一个参与者向协调者反馈了 No 响应,或者在等待超时之后,协调者尚无法接收到所有参与者的反馈响应,那么就会中断事务。
发送中断请求。协调者向所有的参与者节点发送 abort 请求。
事务回滚。参与者接收到 abort 请求后,会利用其在阶段二中记录的 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。
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。
中断事务。协调者接收到所有参与者反馈的 Ack 消息后,中断事务。
一旦进入阶段三,可能会存在以下两种故障:
协调者出现问题。
协调者和参与者之间的网络出现故障。
无论出现哪种情况,最终都会导致参与者无法及时接收到来自协调者的 doCommit 或是 abort 请求,针对这样的异常情况,参与者都会在等待超时之后,继续进行事务提交。
优缺点
三阶段提交协议的优点:相较于二阶段提交协议,三阶段提交协议最大的优点就是降低了参与者的阻塞范围,并且能够在出现单点故障后继续达成一致。
三阶段提交协议的缺点:三阶段提交协议在去除阻塞的同时也引入了新的问题,那就是在参与者接收到 preCommit 消息后,如果网络出现分区,此时协调者所在的节点和参与者无法进行正常的网络通信,在这种情况下,该参与者依然会进行事务的提交,这必然出现数据的不一致性。
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