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二段式提交和三段式提交

CAP定理

2000年7月加州大学伯克利分校 Eric Brewer教授提出CAP猜想,两年后被证明。

CAP理论告诉我们,一个分布式系统不可能同时满足一致性(C,Consistency),可用性(A,Availability)和分区容错性(P,Partition tolerance)三个基本要求,最多只能同时满足其中两个。

一致性:分布式系统中,能够做到针对一个数据的更新成功后,其他所有的用户都可以读取到[最新的值],那么这样子的系统就是强一致性的。

可用性:[有限时间内][返回结果]

分区容错性:分布式系统在遇到任何网络分区故障的时候,仍然需要能够抱枕固堤外提供满足一致性和可用性的服务。

其实CAP定理是理论,现实系统场景中的CAP也不一定会真的会放弃其中一个不做,而是我们可以着重性的保证其他两个,而剩下的一个尽量保证。

 

在一些面试中,面试官是比较喜欢提问到如果保证分布式事务的。比较出名的解决办法就是二段式提交协议、三段式提交协议和Paxos算法了。

[二段式提交协议]是将事务的提交过程分成了两个阶段来进行处理,其执行过程如下:

阶段一:提交事务请求:

    1、事务询问。协调者向所有参与者发送事务内容,询问是否可以进行事务提交操作,然后就开始等待参与者的响应。

    2、执行事务。各参与者节点执行事务奥做,并将Undo和Redo信息记入事务日志中。

    3、各参与者向协调者反馈事务询问的响应。

阶段二: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。

    1、发送提交请求。

    2、事务提交。

    3、反馈事务提交结果。参与者在完成事务提交之后,会向协调者发送Ack消息。

    4、完成事务。

    中断事务:

    1、发送回滚请求。协调者向参与者发出rollback请求。

    2、事务回滚。参与者接收到Roolback请求利用阶段一种记录的Undo信息来执行事务回滚动作。

    3、反馈事务回滚结果。

    4、中断事务。

 

二段式提交协议的优缺点:

优点:原理简单,实现方便;

缺点:同步阻塞、单点问题、脑裂(比如协调者的消息在网络异常情况下只给一部分参与者发送了)、太过保守。

 

[三段式提交协议]其实是在二段式基础上面针对二段式的缺点进行了改进。

阶段一:CanCommit

    1、事务询问。

    2、各参与者向协调这反馈事务询问的响应。

阶段二:PreCommit

    假设协调者从所有的参与者获得的都是Yes响应,那么将执行事务预提交。

        1、发送预提交请求。协调者向所有参与者节点发出preCommit请求,进入prepared阶段。

        2、事务预提交。参与者接收到preCommt请求,执行事务擦偶走,将Undo和Redo信息记录到事务日志中。

        3、各参与者向协调者反馈事务提交的响应。

    假设任何一个参与者向协调者反馈了No反应,活着在等待超时之后,协调者无法获得所有参与者的响应,那么将执行事务的中断。

        1、发送终端请求。协调者向所有参与者发出abort请求。

        2、中断事务。无论接到abort请求还是等待协调者请求过程出现超时情况,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:

    执行提交

        1、发送提交请求。进入这一阶段,假设协调者从正常的工作状态,并且接收到所有的参与者的ack响应,它将从预提交状态转换到提交状态,向所有参与者发送doCommit请求。

        2、事务提交。参与者接收到doCommit请求后,正式执行事务提交操作。并在提交后释放在整个事务执行期间占用的事务资源。

        3、反馈事务提交结果。参与者完成事务提交之后,向协调者发送Ack消息。

        4、完成事务。协调者接收到所有参与者的Ack消息,完成事务。

    中断事务

        中断事务的4步操作与提交事务完全一致,只不过从提交事务变成了事务回滚。

三段式提交协议的优缺点:

最大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。

缺点就是在去除阻塞的情况下引入了新的问题,那就是参与者接收到了PreCommit消息,然后网络出现问题,参与者和协调者无法通信,这种情况下,参与者依然会执行事务的提交。