MySQL 的两阶段提交协议

两阶段提交

分布式事务是指会涉及到操作多个数据库的事务,在分布式系统中,各个节点之间在物理上相互独 立,通过网络进行沟通和协调。

XA 就是 X/Open DTP 定义的交易中间件与数据库之间的接口规范(即接口函数),交易中间件 用它来通知数据库事务的开始、结束以及提交、回滚等。 XA 接口函数由数据库厂商提供。 二阶段提交(Two-phaseCommit)是指,在计算机网络以及数据库领域内,为了使基于分布式系统架构下的所有节点在进行事务提交时保持一致性而设计的一种算法(Algorithm)。

通常,二阶段提交也被称为是一种协议(Protocol)。在分布式系统中,每个节点虽然可以知晓自己的操作时成功或者失败,却无法知道其他节点的操作的成功或失败。当一个事务跨越多个节点时,为了保持事务的 ACID 特性,需要引入一个作为协调者的组件来统一掌控所有节点(称作参与者)的操作结果并最终指示这些节点是否要把操作结果进行真正的提交(比如将更新后的数据写入磁盘等等)。

因此, 二阶段提交的算法思路可以概括为:参与者将操作成败通知协调者,再由协调者根据所有参与者 的反馈情报决定各参与者是否要提交操作还是中止操作。

1 准备阶段

事务协调者(事务管理器)给每个参与者(资源管理器)发送 Prepare 消息,每个参与者要么直接返回失败(如权限验证失败),要么在本地执行事务,写本地的 redo 和 undo 日志,但不提交,到达一 种“万事俱备,只欠东风”的状态。

2 提交阶段

如果协调者收到了参与者的失败消息或者超时,直接给每个参与者发送回滚(Rollback)消息;否则, 发送提交(Commit)消息;参与者根据协调者的指令执行提交或者回滚操作,释放所有事务处理过 程中使用的锁资源。(注意:必须在最后阶段释放锁资源)

缺点

  1. 同步阻塞问题:执行过程中,所有参与节点都是事务阻塞型的。
  2. 单点故障:由于协调者的重要性,一旦协调者发生故障。参与者会一直阻塞下去。
  3. 数据不一致(脑裂问题):在二阶段提交的阶段二中,当协调者向参与者发送 commit 请求之后,发生了局部网络异 常或者在发送 commit 请求过程中协调者发生了故障,导致只有一部分参与者接受到了 commit 请求。于是整个分布式系统便出现了数据部一致性的现象(脑裂现象)。
  4. 二阶段无法解决的问题(数据状态不确定):协调者再发出 commit 消息之后宕机,而唯一接收到这条消息的参与者同时也宕机了。那 么即使协调者通过选举协议产生了新的协调者,这条事务的状态也是不确定的,没人知道 事务是否被已经提交。

三阶段提交

三阶段提交(Three-phase commit ),也叫三阶段提交协议(Three-phase commit protocol),是二阶段提交(2PC)的改进版本。 与两阶段提交不同的是,三阶段提交有两个改动点:

  1. 引入超时机制。同时在协调者和参与者中都引入超时机制。
  2. 在第一阶段和第二阶段中插入一个准备阶段。保证了在最后提交阶段之前各参与节点的状态是 一致的。也就是说,除了引入超时机制之外,3PC 把 2PC 的准备阶段再次一分为二,这样三阶段 提交就有CanCommit、PreCommit、DoCommit 三个阶段。

1 CanCommit 阶段

协调者向参与者发送commit 请求,参与者如果可以提交就返回 Yes 响应,否则返回No响应。

2 PreCommit 阶段

协调者根据参与者的反应情况来决定是否可以继续进行,有以下两种可能。假如协调者从所有的 参与者获得的反馈都是Yes响应,那么就会执行事务的预执行假如有任何一个参与者向协调者发送 了No响应,或者等待超时之后,协调者都没有接到参与者的响应,那么就执行事务的中断。

3 doCommit 阶段

该阶段进行真正的事务提交,主要包含

  1. 协调这发送提交请求
  2. 参与者提交事务
  3. 参与者响应反馈( 事务提交完之后,向协调者发送 Ack 响应。)
  4. 协调者确定完成事务。