一、協(xié)議概述

兩階段提交協(xié)議（2-phase-commit protocol，2PC）可以保證數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性，許多分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用此協(xié)議來(lái)完成分布式事務(wù)。它是協(xié)調(diào)所有分布式原子事務(wù)參與者，并決定提交或回滾的分布式算法。也是解決一致性問(wèn)題的一致性算法。為了能夠使參與者從故障在恢復(fù)，采用日志記錄協(xié)議的狀態(tài)，雖然使用日志降低了性能但是節(jié)點(diǎn)能從故障中恢復(fù)。

在2PC中，系統(tǒng)一般含兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)：

① 協(xié)調(diào)者 coordinator，通常一個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)

② 參與者 workers，一般含多個(gè)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中可以理解為數(shù)據(jù)副本的個(gè)數(shù)

協(xié)議中假設(shè)：

① 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都記錄寫(xiě)前日志并持久性存儲(chǔ)，即使節(jié)點(diǎn)故障日志也不會(huì)丟失

② 節(jié)點(diǎn)不會(huì)發(fā)生永久性故障且任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間可以相互通信

當(dāng)事務(wù)最后一步完成，協(xié)調(diào)者執(zhí)行協(xié)議，參與者根據(jù)本地事務(wù)，能夠成功完成回復(fù)同意提交事務(wù)或者回滾事務(wù)。

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二、執(zhí)行過(guò)程

兩階段提交由兩個(gè)階段組成：

1. 請(qǐng)求階段（commit-request phase）

在此階段，協(xié)調(diào)者通知事務(wù)參與者準(zhǔn)備提交或回滾事務(wù)，然后進(jìn)入表決過(guò)程：在表決過(guò)程中，參與者將告知協(xié)調(diào)者自己的決策：同意（事務(wù)參與者本地作業(yè)執(zhí)行成功）或回滾（本地作業(yè)執(zhí)行故障）

2. 提交階段（commit phase）

在該階段，協(xié)調(diào)者基于第一個(gè)階段的結(jié)果進(jìn)行決策：提交或取消。當(dāng)且僅當(dāng)所有參與者回復(fù)同意，才通知所有事務(wù)參與者提交事務(wù)，否則協(xié)調(diào)者將通知事務(wù)參與者回滾事務(wù)。參與者在接收到協(xié)調(diào)者發(fā)來(lái)的消息后執(zhí)行相應(yīng)的操作。

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三、協(xié)議的特點(diǎn)

兩階段提交系統(tǒng)通過(guò)阻塞完成協(xié)議，在節(jié)點(diǎn)等待消息的時(shí)候處于阻塞狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)中其他進(jìn)程需等待阻塞進(jìn)程釋放資源才能使用。如果協(xié)調(diào)器發(fā)生了故障，那么事務(wù)參與者則會(huì)一直等待。以下情況可能會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)發(fā)生永久阻塞：

（1） 參與者發(fā)送同意提交消息給協(xié)調(diào)者，進(jìn)程將阻塞直到協(xié)調(diào)者發(fā)消息。若協(xié)調(diào)者永久故障，參與者將一直等待。此問(wèn)題可通過(guò)備份協(xié)調(diào)器解決。

（2）若協(xié)調(diào)器發(fā)送“請(qǐng)求提交”給所有參與者，它將被阻塞直到所有參與者回復(fù)。若某參與者永久故障，那么協(xié)調(diào)器也不會(huì)一直阻塞。在某一時(shí)間內(nèi)還未收到某參與者消息，它將通知其他參與者回滾事務(wù)。

2PL沒(méi)有容錯(cuò)機(jī)制，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障整個(gè)事務(wù)都回滾，代價(jià)較大。

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四、工作過(guò)程

通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明兩階段提交協(xié)議的工作過(guò)程：

A是保險(xiǎn)公司銷(xiāo)售小組組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)召開(kāi)會(huì)議，B，C，D是苦逼的保險(xiǎn)推銷(xiāo)員。公司規(guī)定由組長(zhǎng)召開(kāi)小組會(huì)議，必須全員到場(chǎng)。A在星期六晚上發(fā)送下周一召開(kāi)會(huì)議的通知給B，C，D。如果所有人周一都有時(shí)間來(lái)開(kāi)會(huì)，那么會(huì)議將如期開(kāi)展；若有任何一個(gè)有事不能在現(xiàn)場(chǎng)，則會(huì)議取消另定時(shí)間。用2PC算法解決過(guò)程：

A是協(xié)調(diào)者，B，C，D是該會(huì)議的參與者：

（1）請(qǐng)求階段：

① A發(fā)送郵件給B，C，D，通知周一舉行會(huì)議，詢(xún)問(wèn)是否都能到場(chǎng)。A此時(shí)等待B，C，D的回復(fù)郵件

② B，C，D分別查看自己的日程按排。B，C發(fā)現(xiàn)周一沒(méi)有約見(jiàn)客戶(hù)的日程安排，身為苦逼的員工當(dāng)然得去開(kāi)會(huì)！于是發(fā)郵件告訴A，會(huì)按時(shí)到場(chǎng)。由于某種原因，D白天沒(méi)有查看郵件。那么此時(shí)A，B，C都需要等待。到晚上D發(fā)現(xiàn)了A的郵件，查看自己的日程安排，發(fā)現(xiàn)周一正好要去見(jiàn)客戶(hù)，那么D就回復(fù)A：我要出外勤，無(wú)法參會(huì)，會(huì)議能不能改天？

（2）提交階段（commit phase）

① A已經(jīng)收到所有參與者的郵件，發(fā)現(xiàn)D因?yàn)楣聼o(wú)法參加周一的會(huì)議，于是 A發(fā)郵件通知 B，C，D。下周一的會(huì)議取消。

② 此時(shí) B，C心里樂(lè)開(kāi)了花，不用開(kāi)會(huì)。至此事務(wù)結(jié)束。

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通過(guò)上面的例子可以發(fā)現(xiàn)，2PC存在一定問(wèn)題。如果D一直不回復(fù)郵件，那么A,B,C將一直處于等待狀態(tài)。而且B,C所持有的資源，即周一不可以安排其他活動(dòng)（見(jiàn)客戶(hù)，上門(mén)推銷(xiāo)保險(xiǎn)...），一直不能釋放。其他等待該資源釋放的活動(dòng)也不得不處于等待狀態(tài)。

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部分引用自：https://www.cnblogs.com/sunddenly/articles/4072882.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的2PC协议（2-phase-commit protocol）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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