分布式协同 - 分布式事务_2PC 3PC解决方案

embedded/2024/12/27 23:14:10/

文章目录

  • 导图
  • Pre
  • 2PC(Two-Phase Commit)协议
    • 准备阶段
    • 提交阶段
      • 情况 1:只要有一个事务参与者反馈未就绪(no ready),事务协调者就会回滚事务
      • 情况 2:当所有事务参与者均反馈就绪(ready)消息时,事务协调者会提交(commit)事务
  • 3PC(Three-Phase Commit)协议
    • 3PC的三个阶段
    • 3PC 的流程
  • 3PC2PC 的主要区别
    • 1. 阶段数量不同
    • 2. 容错能力
    • 3. 协议的安全性与复杂性
    • 4. 阻塞问题
    • 5. 事务资源锁定
    • 6. 性能开销
  • 总结

在这里插入图片描述

导图

在这里插入图片描述


Pre

分布式协同 - 分布式事务一二事儿DTP 定义了分布式事务的处理模型,可以针对这个模型提出分布式事务的解决方案,2PC 就是其中一种。

2PC 的全称为两阶段提交(Two Phase Commitment Protocol),是 DTP 模型的最佳实践,解决了在分布式服务或数据库场景下,同一事务对多个节点进行操作的数据一致性问题。

2PC 在一定程度上遵守 ACID 理论的刚性事务的要求,保证了强一致性。 2PC 中有两个概念,

  • 一个是事务协调者,对应 DTP 模型中的事务管理器,用来协调事务,所有事务什么时候准备好、什么时候可以提交都由它来协调和管理;
  • 另一个是事务参与者,对应 DTP 模型中的资源管理器,主要负责处理具体事务、管理需要处理的资源。例如事务参与者可以处理订票业务,扣款业务。

2PCTwoPhase_Commit_29">2PC(Two-Phase Commit)协议

+-----------------+                +------------------+                +-----------------+
|   Transaction   |                |   Coordinator    |                |   Participant   |
|     Client      |                |       Node       |                |       Node      |
+-----------------+                +------------------+                +-----------------+|                                  |                                   ||----------(1) Request Start ------>                                   ||                                  |                                   ||                                  | --------------(2) Prepare-------->||                                  |                                   ||                                  | <--------- (3) Acknowledge ------||                                  |                                   ||                                  |                                   ||                                  | --------------(4) Commit--------->||                                  |                                   ||                                  | <--------- (5) Acknowledge ------||                                  |                                   ||                                  |                                   ||                                (End)                               (End)

准备阶段

第一阶段(准备阶段):如下图 所示

在这里插入图片描述

事务协调者(事务管理器)给每个事务参与者(资源管理器)发送准备(prepare)消息,目的是询问大家是不是都准备好了,马上就要执行事务了。事务参与者会根据自身业务和资源情况进行检查,然后给出反馈。检查过程根据业务内容的不同而不同,例如订票业务需要检查是否有剩余票、扣款业务需要检查余额是否足够。

只有检查通过,才能返回就绪(ready)信息。否则,事务将终止,并且等待下次询问。由于检查过程需要完成一些操作,因此需要写 redo 日志和 undo 日志,以便事务失败重试,或者失败回滚时使用。


提交阶段

第二阶段(提交阶段):如下图所示
在这里插入图片描述

如果事务协调者接收到事务参与者检查失败或者超时的消息,会给其发送回滚(rollback)消息,否则发送提交(commit)消息。

情况 1:只要有一个事务参与者反馈未就绪(no ready),事务协调者就会回滚事务

  • a) 事务协调者向所有事务参与者发出回滚请求。
  • b) 事务参与者使用第一阶段中 undo 日志里的信息执行回滚操作,并且释放整个事务期间占用的资源。
  • c) 各事务参与者向事务协调者反馈应答(ack)消息,表示完成操作。
  • d) 事务协调者接收到所有事务参与者反馈的应答消息,即完成了事务回滚。

情况 2:当所有事务参与者均反馈就绪(ready)消息时,事务协调者会提交(commit)事务

  • a) 事务协调者向所有事务参与者发出正式提交事务的请求。
  • b) 事务参与者执行提交(commit)操作,并释放整个事务期间占用的资源。
  • c) 各事务参与者向事务协调者反馈应答(ack)消息,表示完成操作。
  • d) 事务协调者接收到所有事务参与者反馈的应答(ack)消息,即完成了事务提交。

3PCThreePhase_Commit_102">3PC(Three-Phase Commit)协议

3PC(三阶段提交)是分布式事务中的一种协议,旨在解决2PC协议中的阻塞问题。3PC协议通过在2PC的基础上增加了一个阶段,增加了事务的容错能力,从而避免了协调者或参与者崩溃时可能发生的阻塞现象。

3PC_106">3PC的三个阶段

  1. CanCommit 阶段(询问阶段)

    • 协调者向所有参与者发送“CanCommit”请求,询问它们是否可以提交事务。
    • 参与者收到请求后,会检查本地的事务状态。如果没有冲突,且可以提交,它们就返回“Ready”响应;如果事务存在问题,则返回“No”响应,表示无法提交。
  2. PreCommit 阶段(预提交阶段)

    • 如果所有参与者都返回了“Ready”,协调者就会向所有参与者发送“PreCommit”命令,表示准备提交事务,并让它们锁定相关资源。
    • 参与者在接收到“PreCommit”命令后,执行事务的预提交操作并返回确认。
  3. DoCommit 阶段(提交阶段)

    • 如果所有参与者都返回了预提交确认(“PreCommit”),协调者会向所有参与者发送“DoCommit”命令,正式提交事务。
    • 参与者接收到“DoCommit”命令后,执行提交操作,事务完成。

3PC__120">3PC 的流程

+-----------------+                +------------------+                +-----------------+
|   Transaction   |                |   Coordinator    |                |   Participant   |
|     Client      |                |       Node       |                |       Node      |
+-----------------+                +------------------+                +-----------------+|                                  |                                   ||----------(1) Request Start ------>                                   ||                                  |                                   ||                                  |  --------(2) CanCommit --------->||                                  |                                   ||                                  | <----------(3) Ready/No --------||                                  |                                   ||                                  |  --------(4) PreCommit --------->||                                  |                                   ||                                  | <----------(5) PreCommitAck -----||                                  |                                   ||                                  |  --------(6) DoCommit ---------->||                                  |                                   ||                                  | <----------(7) DoCommitAck ------||                                  |                                   ||                                (End)                               (End)

3PC__2PC__146">3PC2PC 的主要区别

1. 阶段数量不同

  • 2PC 有两个阶段:

    1. Prepare: 协调者询问参与者是否能提交事务。
    2. Commit/Abort: 根据参与者的响应,协调者决定是否提交或回滚事务。
  • 3PC 有三个阶段:

    1. CanCommit: 协调者询问参与者是否准备提交。
    2. PreCommit: 协调者发送预提交命令,参与者准备提交并锁定资源。
    3. DoCommit: 协调者发送最终提交命令,事务正式提交。

2. 容错能力

  • 2PC 在协调者或参与者崩溃时可能会出现阻塞。例如,如果协调者崩溃后,参与者不知道是应该提交还是回滚,系统可能会陷入阻塞状态,无法继续执行。
  • 3PC 增加了一个额外的阶段(PreCommit),并且在每个阶段都有明确的响应协议,可以减少系统在协调者或参与者崩溃时的阻塞风险。3PC通过引入超时机制预提交锁定,有效减少了数据不一致和系统停滞的概率。

3. 协议的安全性与复杂性

  • 2PC 协议相对简单,但存在阻塞问题,且在部分情况下(例如,协调者崩溃),事务无法保证最终一致性。
  • 3PC 协议在设计上更加复杂,通过引入预提交阶段,提高了系统的容错能力,但也增加了协议的开销和实现的复杂性。

4. 阻塞问题

  • 2PC 存在阻塞问题,特别是在协调者或参与者崩溃的情况下,事务无法继续或回滚,可能会导致长时间的停滞。
  • 3PC 通过引入额外的阶段,并要求所有参与者在每个阶段都给予明确的响应,避免了阻塞的可能性。当协调者或参与者崩溃时,系统会通过超时机制自动恢复,减少了长时间的停滞。

5. 事务资源锁定

  • 2PC 中,事务资源在提交后才被释放,可能会因为参与者的延迟或崩溃导致长时间的资源占用。
  • 3PC 引入了预提交阶段,在PreCommit时就锁定了资源并确保它们在提交前是有效的,因此能更有效地管理资源的占用。

6. 性能开销

  • 2PC 因为只有两个阶段,协议简单,性能相对较好,但当系统出现故障时,性能和一致性会受到较大影响。
  • 3PC 虽然增加了一个阶段,但引入了更多的容错机制,可能会有稍微的性能开销,但能在故障恢复时保持更高的可用性。

总结

特性2PC (Two-Phase Commit)3PC (Three-Phase Commit)
阶段数量2个阶段:Prepare(准备阶段)和Commit/Abort(提交/回滚阶段)3个阶段:CanCommit(询问阶段)、PreCommit(预提交阶段)、DoCommit(提交阶段)
协议设计基于两阶段协议,协议简单但容易导致阻塞问题基于三阶段协议,增加了预提交阶段,减少了阻塞问题
阻塞问题存在阻塞问题,特别是当协调者或参与者崩溃时,系统可能无法继续通过引入PreCommit阶段,减少了崩溃时的阻塞问题,避免了长时间停滞
协调者崩溃的处理协调者崩溃后,参与者不确定事务是提交还是回滚,导致阻塞由于引入了CanCommit和PreCommit阶段,协调者崩溃后的恢复能力较强,减少了阻塞的可能
参与者崩溃的处理如果参与者在Prepare阶段崩溃,事务可能无法提交在PreCommit阶段,参与者能锁定资源,如果崩溃,系统能更好恢复,减少了不一致情况
事务提交的一致性保证一致性,但有可能因为协调者或参与者崩溃导致无法提交或回滚在多数情况下保证一致性,并且通过额外阶段减少了崩溃带来的影响
资源管理资源管理依赖于Prepare阶段,协调者发出提交或回滚命令资源管理通过PreCommit阶段锁定资源,协调者发送最终提交命令
性能开销由于只有两个阶段,性能较高,但可能因为故障导致较长的延迟增加了一个阶段,性能会有一定的开销,但能有效减少阻塞问题
协议复杂性协议较简单,实现起来相对容易,但缺乏容错能力协议更复杂,要求在协议层面上有更多的容错设计和实现
适用场景适用于对一致性要求较高的场景,如分布式数据库事务适用于对高可用性和容错性要求较高的场景,尤其是需要更好恢复能力的分布式系统
超时处理通常需要外部机制(如超时检测)来处理超时问题协议本身提供了对超时和崩溃的处理机制,有更强的容错能力
  • 2PC 由于其简单的设计,适用于一些不涉及复杂容错的场景,但它容易因为崩溃或故障导致阻塞问题,事务可能无法继续进行。
  • 3PC2PC 的基础上增加了一个阶段,提升了系统容错能力,减少了由于协调者或参与者崩溃导致的阻塞,但相应地增加了协议的复杂度和性能开销。

在选择2PC还是3PC时,需要根据具体应用场景的容错要求、性能需求以及系统复杂度进行权衡。

在这里插入图片描述


http://www.ppmy.cn/embedded/149294.html

相关文章

循环神经网络(RNN)入门指南:从原理到实践

目录 1. 循环神经网络的基本概念 2. 简单循环网络及其应用 3. 参数学习与优化 4. 基于门控的循环神经网络 4.1 长短期记忆网络&#xff08;LSTM&#xff09; 4.1.1 LSTM的核心组件&#xff1a; 4.2 门控循环单元&#xff08;GRU&#xff09; 5 实际应用中的优化技巧 5…

【Linux】查看实时网络流量的几种方法

1. nethogs sudo apt install nethogs nethogs eth0 ##网卡名称 2. ethstatus sudo apt-get install ethstatus ethstatus -i eth0 bmon 安装 sudo apt-get install bmon 查看网络 bmon -p eth0 输入g控制流量面板的显示和隐藏 输入d控制详情信息的显示和隐藏 输入q退…

Info.plist contained no UIScene configuration dictionary (looking for configura

新建项目兼容低级IOS版本,将SceneDelegate.h,SceneDelegate.m删掉报错 [SceneConfiguration] Info.plist contained no UIScene configuration dictionary (looking for configuration named "(no name)") 解决方法: 在info.plist文件中添加Application Scene Manif…

C++软件设计模式之装饰器模式

装饰器模式&#xff08;Decorator Pattern&#xff09;是C软件设计模式中的一种结构型设计模式&#xff0c;主要用于解决在不改变现有对象结构的情况下动态地给对象添加新功能的问题。通过使用装饰器模式&#xff0c;可以在运行时为对象添加新的行为&#xff0c;而不需要修改其…

mysql-二进制安装方式

目录 1. 安装组件即依赖包 2. 创建用户 3. 关闭防火墙 4. 解压mysql二进制源码包 5. 创建文件夹并赋予权限 6. 编译安装mysql&#xff0c;安装完成最后面&#xff0c;会有一串英文&#xff0c;那是登录数据库的密码 7. 设置配置文件 8. 将mysql添加进环境变量 9. 复制…

微信小程序实现二维码海报保存分享功能

首先在写这个二维码分享海报的时候试过很多方法&#xff0c;比如&#xff1a;canvas中的这个createCanvasContext创建上下文的方法&#xff0c;去网上一搜就是一大堆&#xff0c;但其实这个方法已经被废弃了。Canvas 实例&#xff0c;可通过 SelectorQuery 获取。这是绘制背景图…

kubernetes Gateway API-部署和基础配置

文章目录 1 部署2 最简单的 Gateway3 基于主机名和请求头4 重定向 Redirects4.1 HTTP-to-HTTPS 重定向4.2 路径重定向4.2.1 ReplaceFullPath 替换完整路径4.2.2 ReplacePrefixMatch 替换路径前缀5 重写 Rewrites5.1 重写 主机名5.2 重写 路径5.2.1 重新完整路径5.2.1 重新部分路…

【ES6复习笔记】数值扩展(16)

介绍 在 JavaScript 中&#xff0c;数值扩展提供了一些额外的功能&#xff0c;使得处理数值变得更加方便。本教程将介绍一些常用的数值扩展方法和属性。 1. Number.EPSILON Number.EPSILON 是 JavaScript 表示的最小精度。它的值接近于 2.2204460492503130808472633361816E-…