从 paxos 到 zookeeper(四):3PC

一.简介

在上一篇中,我们讲解到了二阶段提交协议的设计和实现原理,并明确指出了其在实际运行过程中可能存在的诸如同步阻塞,协调者的单点问题,脑裂和太过保守的兼容机制等缺陷,因此研究者在二阶段提交协议的基础上进行的改进,提出了三阶段的提交协议。
3PC, 即三阶段提交协议,是2pc的改进版,其讲二阶段提交协议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

  1. 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的提交操作,并开始等待各参与者响应。

  2. 各参与者向协调者反馈事务询问的响应

    参与者在接受到来自协调者的canCommit请求后,正常情况下如果其自身认为可以顺利执行事务,那么就会反馈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

假设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的预先提交。

  1. 发送预先提交请求

协调者向所有参与者节点发出preCommit 的请求,并进入Prepared阶段。

  1. 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。

  1. 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者中止。

  • 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,协调者尚无法接受到所有参与者的反馈响应,那么就会中断事务。

  1. 中断发送请求
    协调者向所有参与者节点发出abort请求

  2. 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

该阶段进行真正的事务提交,会存在一下两种情况

  • 执行提交
  1. 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
  2. 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。
  3. 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
  4. 完成事务
    协调者接收到所有参与者反馈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
  1. 发送中断请求
    协调者向所有的参与者节点发送abort请求。
  2. 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信息来执行事务的回滚操作,并在完成回滚之后释放在整个事务执行期间占用的资源
  3. 反馈事务回滚结果
    参与者在完成事务的回滚之后向协调者发送ACk消息。
  4. 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。
    需要注意的是,一旦进入阶段三,可能会存在以下两个故障。
    1.协调者出现问题
    2.协调者和参与者之间网络出现问题
    无论出现那种情况,最终都会导致参与者无法及时接收到来自协调者的doCommit
    或者是abort请求,针对这样的异常情况,参与都会在等待超时之后,继续进行事务提交。

优缺点

  • 优点
    相较鱼二阶段提交协议,三阶段提交协议最大的有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,者必然会出现数据的不一致性。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/u012957549/article/details/84503819
今日推荐