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随着大流量、高并发业务场景的出现,对系统可用性的要求变得越来越高,这时 CAP 理论和 BASE 理论逐渐进入人们的视野,柔性事务成为分布式事务的主要实现方式,TCC 作为补偿事务也位列其中.
TCC(Try-Confirm-Cancel)的核心思想是对于每个资源的原子操作,应用程序都需要注册一个与此操作对应的确认操作和补偿(撤销)操作。其中确认操作负责在原子操作执行成功时进行事务提交,补偿操作负责在原子操作执行失败时对事务进行回滚。
流程图
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Try阶段(资源锁定):
- 客户端(A)发起请求,通知服务B进行事务操作。
- 服务B执行Try操作,尝试锁定资源(例如扣款或占用库存)。此时,服务B的资源被锁定,但尚未提交任何操作。
- 服务B返回给客户端A,表示资源已锁定,并准备进入下一阶段。
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Confirm阶段(提交):
- 客户端(A)根据其他服务的响应,决定是否进入Confirm阶段。
- 服务C接收到确认请求后,执行Confirm操作,将之前的预处理结果提交(如真正扣款、更新库存等)。
- 如果操作成功,服务C返回确认成功给客户端A,表示事务提交完成。
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Cancel阶段(回滚):
- 如果在Try阶段发现某些条件未达成(例如余额不足,库存不足等),或者在Confirm阶段发生错误,客户端或服务将请求进入Cancel阶段。
- 服务C会执行Cancel操作,回滚之前的操作(如退还款项或恢复库存)。
- 服务C返回取消失败信息,客户端A可以根据返回结果进行相应的补救措施。
TCC_69">2PC VS 3PC VS TCC
2PC(Two-Phase Commit,二阶段提交)
2PC协议是分布式事务中最基础的协议,分为两个阶段:
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准备阶段(Voting Phase):协调者(通常是事务管理器)向所有参与者发送“准备提交”请求,要求参与者执行事务操作并保留结果,但不提交数据,参与者需要返回“准备好”或“无法提交”的响应。
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提交阶段(Commit Phase):如果所有参与者都返回“准备好”,则协调者发送“提交”请求,所有参与者正式提交操作。如果任何一个参与者返回“无法提交”,则协调者发送“回滚”请求,所有参与者回滚操作。
优点:
- 实现简单,易于理解。
缺点:
- 阻塞问题:如果协调者崩溃,参与者会一直等待协调者的决策,造成系统阻塞。
- 单点故障:协调者是单点,若协调者失败,事务无法完成。
- 资源占用:参与者需要长时间持有锁,直到事务提交或回滚。
3PC(Three-Phase Commit,三阶段提交)
3PC是在2PC基础上改进而来的,目的是解决2PC中的阻塞问题。它增加了一个额外的阶段来进行更细粒度的事务状态控制。
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询问阶段(CanCommit Phase):协调者询问所有参与者是否可以执行事务,并预备提交。参与者在此阶段进行必要的预处理。
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预提交阶段(PreCommit Phase):所有参与者确认可以提交后,协调者要求所有参与者进行预提交操作。此时,参与者已经做好提交操作的准备,但还没有真正提交。
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提交阶段(DoCommit Phase):协调者正式通知所有参与者提交操作,事务正式完成。
优点:
- 改进了2PC的阻塞问题,因为3PC在协调者崩溃后参与者不会一直等待,可以通过预提交阶段保证一致性。
缺点:
- 实现复杂。
- 仍然存在一定的网络分区和故障恢复问题。
TCCTryConfirmCancel_107">TCC(Try-Confirm-Cancel)
TCC是分布式事务处理中较为复杂的一种方案,通常在资源管理和高一致性要求的场景下使用。它将分布式事务拆解为三个阶段:Try、Confirm和Cancel。
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Try(尝试):在此阶段,参与者执行尝试操作,如锁定资源,并确保幂等性。Try阶段完成后,系统处于“预提交”状态,但未真正提交数据。
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Confirm(确认):在所有操作都顺利完成时,协调者通知各参与者提交事务。此时所有操作都是最终的提交。
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Cancel(取消):如果某些操作失败,或者出现异常,协调者会通知参与者回滚操作,恢复到事务前的状态。
优点:
- 高度可控,支持显式的回滚。
- 支持幂等性操作,能更好地处理异常场景。
缺点:
- 需要在每个参与者上实现Try、Confirm和Cancel逻辑,复杂度较高。
- 性能和资源消耗较大,因为每个参与者都需要进行锁定和操作恢复。
TCC_127">2PC、3PC与TCC的区别
特性 | 2PC | 3PC | TCC |
---|---|---|---|
阶段 | 2个阶段:准备、提交 | 3个阶段:询问、预提交、提交 | 3个阶段:尝试、确认、取消 |
阻塞问题 | 存在,协调者崩溃时参与者会一直阻塞 | 解决了部分阻塞问题,但不完全消除 | 无阻塞问题,失败时有明确的回滚操作 |
容错能力 | 较差,协调者故障会导致整个事务失败 | 相较2PC,容错能力提高,但仍有不足 | 较强,支持回滚,适合高度容错和一致性要求的场景 |
资源占用 | 参与者需要长时间持有锁,资源占用较大 | 参与者需要长时间持有锁,资源占用较大 | 各参与者在不同阶段持有锁,资源占用较大 |
复杂度 | 简单实现,但功能受限 | 实现较复杂,增加了容错机制 | 实现较复杂,需要业务逻辑支持 |
适用场景 | 一致性要求较低的小型分布式系统 | 对容错性有一定要求的分布式事务系统 | 高一致性、高可用性要求的复杂场景,尤其是金融、库存管理等 |
TCC_140">2PC、3PC与TCC的联系
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相似性:这三种协议都属于分布式事务协议,目的是保证分布式系统中多个参与者的一致性和数据的可靠性。它们都涉及到协调者与参与者之间的交互,以及如何确保事务的一致性和成功提交。
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演化关系:2PC是最早的分布式事务协议,虽然实现简单,但存在阻塞和单点故障的问题。为了避免这些问题,3PC在2PC的基础上增加了一个预提交阶段,进一步解决了阻塞问题。而TCC则通过引入Try、Confirm和Cancel三个阶段,提供了更灵活的事务控制,适合于更复杂的分布式事务场景。
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应用场景重叠:这三种协议在一些场景中可以互相替代,例如金融系统的支付操作等高一致性场景。但在不同的系统需求下,选择的协议会有所不同。TCC特别适合对事务回滚有要求且资源操作可幂等的场景。