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一致性协议

爱宝贝丶
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发布于 2018/12/31 14:43
字数 2073
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1. 2PC-两阶段提交

  • 协议说明
    • 阶段一:提交事务请求
      • 事务询问:协调者向所有的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;
      • 执行事务:各参与者节点执行事务操作,并将Undo和Redo信息记入事务日志中;
      • 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,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
      • 执行事务提交:假如协调者从所有的参与者获得的反馈都是Yes响应,那么就会执行事务提交。
        • 发送提交请求:协调者向所有参与者节点发送Commit请求;
        • 事务提交:参与者接收到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: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。
        • 发送回滚请求:协调者向所有参与者节点发出Rollback请求;
        • 事务回滚:参与者接收到Rollback请求后,会利用其在阶段一种记录的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,完成事务中断。

2. 2PC优缺点

  • 优点:原理简单,实现方便;
  • 缺点:同步阻塞,单点问题,脑裂,太过保守;
    • 同步阻塞:在二阶段提交的执行过程中,所有参与该事务操作的逻辑都处于阻塞状态,也就是说,各个参与者在等待其他参与者响应的过程中,将无法进行其他任何操作;
    • 单点问题:协调者的角色在整个二阶段提交协议中起到了非常重要的作用,一旦协调者出现了问题,那么整个二阶段提交流程将无法运行,更为严重的是,如果协调者是在阶段二中出现问题的话,那么其他参与者将会一直处于锁定事务资源的状态,而无法继续完成事务操作;
    • 数据不一致:在二阶段提交协议的阶段二,即执行事务提交的时候,当协调者向所有的参与者发送Commit请求之后,发生了局部网络异常或者是尚未发送完Commit请求之前自身发生了崩溃,导致最终只有部分参与者收到了Commit请求。于是,这部分收到了Commit请求的参与者就会进行事务的提交,而其他没有收到Commit请求的参与者则无法进行事务提交,于是整个分布式系统便出现了数据不一致的现象;
    • 太过保守:如果在协调者指示参与者进行事务提交询问的过程中,参与者出现故障而导致协调者始终无法获取到所有参与者的响应信息的话,这时协调者只能依靠其自身的超时机制来判断是否需要中断事务,这样的策略显得太过保守。

3. 3PC-三阶段提交

  • 协议说明
    • 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
      • 执行事务预提交
        • 发送预提交请求:协调者向所有参与者发出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:提交或中止;
      • 中断事务
        • 发送中断请求:协调者向所有参与者节点发送abort请求;
        • 中断事务:无论是收到来自协调者的abort请求,或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
      • 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,并向所欲的参与者发送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
        • 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。

4. 3PC注意点

  • 一旦进入阶段二,可能会出现以下两种故障:

    • 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,继续执行事务提交。

5. 3PC优缺点

  • 优点:相对于二阶段提交协议,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;
  • 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。

© 著作权归作者所有

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