【分布式】一致性协议

一、前言

继续前面的学习,这篇我们来学习在分布式系统中最重要的一块,一致性协议,其中就包括了大名鼎鼎的Paxos算法。

二、2PC与3PC

在分布式系统中,每一个机器节点虽然能够明确知道自己在进行事务操作过程中的结果是成功或是失败,但是却无法直接获取到其他分布式节点的操作结果,因此,当一个事务操作需要跨越多个分布式节点的时候,为了保持事务处理的ACID的特性,需要引入协调者的组件来统一调度所有分布式节点的执行逻辑,而被调度的节点则被称为参与者,协调者负责调度参与者的行为并最终决定这些参与者是否要把事务真正进行提交,基于这个思想,衍生出了二阶段提交和三阶段提交两种协议。

2.1 2PC

2PC为Two-Phase Commit的简写,为二阶段提交协议将事务的提交过程分成了两个阶段来进行处理,并执行如下流程:

阶段一:提交事务请求

① 事务询问,协调者向所有的参与者发送事务内容,询问是否可以执行事务提交操作,并开始等待各参与者的响应。

② 执行事务,各参与者节点执行事务操作(已经执行),并将Undo和Redo信息记入事务日志中。

③ 各参与者向协调者反馈事务询问的响应,如果参与者成功执行了事务操作,那么就反馈给协调者Yes响应,表示事务可以执行;如果参与者没有成功执行事务,那么就反馈给协调者No响应,表示事务不可以执行。

第一阶段近似于是协调者组织各参与者对一次事务操作的投票表态的过程,因此二阶段提交协议的阶段一也被称为投票阶段。

阶段二:执行事务提交

协调者会根据各参与者的反馈情况来决定最终是否可以进行事务提交操作,正常情况包含如下两种可能:

1. 执行事务提交,假如协调者从所有的参与者获得的反馈都是Yes响应,那么就会执行事务提交。

① 发送提交请求,协调者向所有参与者节点发出Commit请求。 

② 事务提交,参与者接收到Commit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的Ack消息后,完成事务。

2. 中断事务,假如任意一个参与者向协调者反馈了No响应,或者在等待超时之后,协调者尚无法接收到参与者的反馈响应,就会中断事务。

① 发送回滚请求,协调者向所有参与者节点发出Rollback请求。

② 事务回滚,参与者接收到Rollback请求后,会利用其在阶段一中记录的Undo信息来执行事务回滚,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,参与者在完成事务回滚后,向协调者发送Ack消息。

④ 中断事务,协调者接收所有参与者反馈的Ack消息后,完成事务中断。

二阶段提交协议的优点:原理简单,实现方便。缺点:同步阻塞,单点问题,数据不一致,太过保守。

同步阻塞:在二阶段

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