分布式事务（三）之三阶段提交

三阶段提交（3PC）是二阶段提交（2PC）的改进版本，三阶段提交协议主要是为了解决两阶段提交协议的阻塞问题，2pc存在的问题是当协调者崩溃时，参与者不能做出最后的选择。因此参与者可能在协调者恢复之前保持阻塞。三阶段提交（Three-phase commit），是二阶段提交（2PC）的改进版本。

三阶段提交3PC

与两阶段提交不同的是，三阶段提交有两个改动点：

• 引入超时机制。同时在协调者和参与者中都引入超时机制；
• 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。

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。

CanCommit阶段

之前2PC的一阶段是本地事务执行结束后，最后不Commit，等其它服务都执行结束并返回Yes，由协调者发生commit才真正执行commit。而这里的CanCommit指的是 尝试获取数据库锁 如果可以，就返回Yes。这阶段主要分为2步

• 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；
• 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。

PreCommit阶段

在阶段一中，如果所有的参与者都返回Yes的话，那么就会进入PreCommit阶段进行事务预提交。这里的PreCommit阶段 跟上面的第一阶段是差不多的，只不过这里协调者和参与者都引入了超时机制 （2PC中只有协调者可以超时，参与者没有超时机制），主要包含两个步骤：

• 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。
• 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:

• 发送中断请求：协调者向所有参与者发送abort请求。
• 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。

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。

执行提交，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。

• 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。
• 响应反馈：事务提交完之后，向协调者发送Ack响应。
• 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。

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。

• 发送中断请求：协调者向所有参与者发送abort请求
• 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。
• 反馈结果：参与者完成事务回滚之后，向协调者发送ACK消息
• 中断事务：协调者接收到参与者反馈的ACK消息之后，执行事务的中断。

总结

相对于2PC，3PC主要解决的单点故障问题，并减少阻塞，因为一旦参与者无法及时收到来自协调者的信息之后，他会默认执行commit。而不会一直持有事务资源并处于阻塞状态。但是这种机制也会导致数据一致性问题，因为，由于网络原因，协调者发送的abort响应没有及时被参与者接收到，那么参与者在等待超时之后执行了commit操作。这样就和其他接到abort命令并执行回滚的参与者之间存在数据不一致的情况。

在2PC中一个参与者的状态只有它自己和协调者知晓，假如协调者提议后自身宕机，在协调者备份启用前一个参与者又宕机，其他参与者就会进入既不能回滚、又不能强制commit的阻塞状态，直到参与者宕机恢复。

参与者如果在不同阶段宕机，我们来看看3PC如何应对：

• 阶段1: 协调者或协调者备份未收到宕机参与者的vote，直接中止事务；宕机的参与者恢复后，读取logging发现未发出赞成vote，自行中止该次事务
• 阶段2: 协调者未收到宕机参与者的precommit ACK，但因为之前已经收到了宕机参与者的赞成反馈(不然也不会进入到阶段2)，协调者进行commit；协调者备份可以通过问询其他参与者获得这些信息，过程同理；宕机的参与者恢复后发现收到precommit或已经发出赞成vote，则自行commit该次事务
• 阶段3: 即便协调者或协调者备份未收到宕机参与者t的commit ACK，也结束该次事务；宕机的参与者恢复后发现收到commit或者precommit，也将自行commit该次事务。

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