三阶段提交(Three-phase commit)

一、什么是三阶段提交协议?

三阶段提交(Three-phase commit),也叫三阶段提交协议(Three-phase commit protocol),是二阶段提交(2PC)的改进版本。

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CanCommitPreCommitDoCommit三个阶段。

二、三阶段提交协议交互过程描述

三阶段提交协议在协调者和参与者中都引入超时机制,并且把两阶段提交协议的第一个阶段拆分成了两步:询问,然后再锁资源,最后真正提交。

(1)三个阶段的执行
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。

2.PreCommit阶段
Coordinator根据Cohort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。
A.假如Coordinator从所有的Cohort获得的反馈都是Yes响应,那么就会进行事务的预执行:
发送预提交请求。Coordinator向Cohort发送PreCommit请求,并进入Prepared阶段。
事务预提交。Cohort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Cohort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。

B.假如有任何一个Cohort向Coordinator发送了No响应,或者等待超时之后,Coordinator都没有接到Cohort的响应,那么就中断事务:
发送中断请求。Coordinator向所有Cohort发送abort请求。
中断事务。Cohort收到来自Coordinator的abort请求之后(或超时之后,仍未收到Cohort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:

执行提交

A.发送提交请求。Coordinator接收到Cohort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Cohort发送doCommit请求。
B.事务提交。Cohort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。
C.响应反馈。事务提交完之后,向Coordinator发送ACK响应。
D.完成事务。Coordinator接收到所有Cohort的ACK响应之后,完成事务。

中断事务

Coordinator没有接收到Cohort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。

(2)三阶段提交协议和两阶段提交协议的不同

对于协调者(Coordinator)和参与者(Cohort)都设置了超时机制(在2PC中,只有协调者拥有超时机制,即如果在一定时间内没有收到cohort的消息则默认失败)。
在2PC的准备阶段和提交阶段之间,插入预提交阶段,使3PC拥有CanCommit、PreCommit、DoCommit三个阶段。
PreCommit是一个缓冲,保证了在最后提交阶段之前各参与节点的状态是一致的。

(2)三阶段提交协议的缺点

如果进入PreCommit后,Coordinator发出的是abort请求,假设只有一个Cohort收到并进行了abort操作,
而其他对于系统状态未知的Cohort会根据3PC选择继续Commit,此时系统状态发生不一致性。

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