两阶段提交（2PC）

什么是 2PC

二阶段提交（Two-Phase Commit, 2PC）是一种的分布式事务协议，用于确保分布式系统中多个节点的事务能够同时提交或回滚，以维持数据的一致性。

2PC 协议分为两个主要阶段。

1. 准备阶段（Prepare Phase）

1. 协调者（Coordinator）向所有参与者（Participants）发送准备（Prepare）请求，询问它们是否准备好提交事务。每个参与者在接收到准备请求后，会执行以下操作：
   • 锁定资源：确保事务中涉及的资源（如数据库记录）被锁定，防止其他事务修改。
   • 预检查：进行必要的检查（如验证事务是否符合所有业务规则和约束条件）。
   • 如果一切正常，参与者会向协调者回复一个Yes（同意提交）的响应，同时记录自己的状态为“已准备好提交”。如果遇到问题，则回复No（拒绝提交）。

2. 提交阶段（Commit Phase）

1. 基于回复决策：协调者收集所有参与者的响应。

   • 如果所有参与者都回复了 Yes，协调者会向所有参与者发送提交（Commit） 命令，指示它们正式提交事务，解锁资源，并对外部可见地更新状态。
   • 如果有任何参与者回复了 No，或者在等待超时后仍有参与者未响应，协调者会发送回滚（Rollback） 命令，指示所有参与者撤销之前的操作，释放资源锁定，保持数据一致性。

2. 参与者响应：收到提交命令的参与者会完成事务并释放资源；收到回滚命令的参与者会撤销事务中的所有操作，同样释放资源。

2PC 假设所有节点都采用预写式日志（Write-Ahead Logging） 来写数据，且日志写入后不会丢失。WAL 的核心思想就是先写日志，再写数据。

2PC 的优缺点

优点：

• 强一致性，因为一阶段预留了资源，所有只要节点或者网络最终恢复正常，协议就能保证二阶段执行成功。
• 业界标准支持，二阶段协议在业界有标准规范—— XA 协议，许多数据库和框架都有针对 XA 协议的分布式事务实现。

缺点：

• 在提交请求阶段，需要预留资源，在资源预留期间，其他人不能操作（比如，XA 在第一阶段会将相关资源锁定） ，会造成分布式系统吞吐量大幅下降。
• 容错能力较差，比如在节点宕机或者超时的情况下，无法确定流程的状态，只能不断重试，同时这也会导致事务在访问共享资源时发生冲突和死锁的概率增高。随着数据库节点的增多，这种趋势会越来越严重，从而成为系统在数据库层面上水平伸缩的“枷锁”。

总结

因此，二阶段提交通常适用于参与者较少、对数据一致性要求极高的场景。在现代分布式系统设计中，更多采用 BASE 理论 指导下的弱一致性模型，或使用更为先进的分布式一致性协议，如 Paxos、Raft 等。

Reference

分布式理论之分布式事务：2PC