叫你如何學(xué)習(xí)分布式事務(wù)之2PC和3PC

隨著大型網(wǎng)站的各種高并發(fā)訪問、海量數(shù)據(jù)處理等場景越來越多，如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的高可用、易伸縮、可擴(kuò)展、安全等目標(biāo)就顯得越來越重要。

為了解決這樣一系列問題，大型網(wǎng)站的架構(gòu)也在不斷發(fā)展。提高大型網(wǎng)站的高可用架構(gòu)，不得不提的就是分布式。在《分布式系統(tǒng)的一致性探討》一文中主要介紹了分布式系統(tǒng)中存在的一致性問題。本文將簡單介紹如何有效的解決分布式的一致性問題，其中包括什么是分布式事務(wù)，二階段提交和三階段提交。

分布式一致性回顧

在分布式系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)的高可用，通常，我們會將數(shù)據(jù)保留多個副本(replica)，這些副本會放置在不同的物理的機(jī)器上。為了對用戶提供正確的增\刪\改\差等語義，我們需要保證這些放置在不同物理機(jī)器上的副本是一致的。

為了解決這種分布式一致性問題，前人在性能和數(shù)據(jù)一致性的反反復(fù)復(fù)權(quán)衡過程中總結(jié)了許多典型的協(xié)議和算法。其中比較著名的有二階提交協(xié)議（Two Phase Commitment Protocol）、三階提交協(xié)議（Two Phase Commitment Protocol）和Paxos算法。

分布式事務(wù)

分布式事務(wù)是指會涉及到操作多個數(shù)據(jù)庫的事務(wù)。其實(shí)就是將對同一庫事務(wù)的概念擴(kuò)大到了對多個庫的事務(wù)。目的是為了保證分布式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)一致性。分布式事務(wù)處理的關(guān)鍵是必須有一種方法可以知道事務(wù)在任何地方所做的所有動作，提交或回滾事務(wù)的決定必須產(chǎn)生統(tǒng)一的結(jié)果（全部提交或全部回滾）

在分布式系統(tǒng)中，各個節(jié)點(diǎn)之間在物理上相互獨(dú)立，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)。由于存在事務(wù)機(jī)制，可以保證每個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)操作可以滿足ACID。但是，相互獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)之間無法準(zhǔn)確的知道其他節(jié)點(diǎn)中的事務(wù)執(zhí)行情況。所以從理論上講，兩臺機(jī)器理論上無法達(dá)到一致的狀態(tài)。如果想讓分布式部署的多臺機(jī)器中的數(shù)據(jù)保持一致性，那么就要保證在所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)寫操作，要不全部都執(zhí)行，要么全部的都不執(zhí)行。但是，一臺機(jī)器在執(zhí)行本地事務(wù)的時候無法知道其他機(jī)器中的本地事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。所以他也就不知道本次事務(wù)到底應(yīng)該commit還是 roolback。所以，常規(guī)的解決辦法就是引入一個“協(xié)調(diào)者”的組件來統(tǒng)一調(diào)度所有分布式節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行。

XA規(guī)范

X/Open 組織（即現(xiàn)在的 Open Group ）定義了分布式事務(wù)處理模型。 X/Open DTP 模型（ 1994 ）包括應(yīng)用程序（ AP ）、事務(wù)管理器（ TM ）、資源管理器（ RM ）、通信資源管理器（ CRM ）四部分。一般，常見的事務(wù)管理器（ TM ）是交易中間件，常見的資源管理器（ RM ）是數(shù)據(jù)庫，常見的通信資源管理器（ CRM ）是消息中間件。 通常把一個數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的事務(wù)處理，如對多個表的操作，作為本地事務(wù)看待。數(shù)據(jù)庫的事務(wù)處理對象是本地事務(wù)，而分布式事務(wù)處理的對象是全局事務(wù)。 所謂全局事務(wù)，是指分布式事務(wù)處理環(huán)境中，多個數(shù)據(jù)庫可能需要共同完成一個工作，這個工作即是一個全局事務(wù)，例如，一個事務(wù)中可能更新幾個不同的數(shù)據(jù)庫。對數(shù)據(jù)庫的操作發(fā)生在系統(tǒng)的各處但必須全部被提交或回滾。此時一個數(shù)據(jù)庫對自己內(nèi)部所做操作的提交不僅依賴本身操作是否成功，還要依賴與全局事務(wù)相關(guān)的其它數(shù)據(jù)庫的操作是否成功，如果任一數(shù)據(jù)庫的任一操作失敗，則參與此事務(wù)的所有數(shù)據(jù)庫所做的所有操作都必須回滾。 一般情況下，某一數(shù)據(jù)庫無法知道其它數(shù)據(jù)庫在做什么，因此，在一個 DTP 環(huán)境中，交易中間件是必需的，由它通知和協(xié)調(diào)相關(guān)數(shù)據(jù)庫的提交或回滾。而一個數(shù)據(jù)庫只將其自己所做的操作（可恢復(fù)）影射到全局事務(wù)中。

XA 就是 X/Open DTP 定義的交易中間件與數(shù)據(jù)庫之間的接口規(guī)范（即接口函數(shù)），交易中間件用它來通知數(shù)據(jù)庫事務(wù)的開始、結(jié)束以及提交、回滾等。 XA 接口函數(shù)由數(shù)據(jù)庫廠商提供。

二階提交協(xié)議和三階提交協(xié)議就是根據(jù)這一思想衍生出來的?？梢哉f二階段提交其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)XA分布式事務(wù)的關(guān)鍵(確切地說：兩階段提交主要保證了分布式事務(wù)的原子性：即所有結(jié)點(diǎn)要么全做要么全不做)

2PC

二階段提交(Two-phaseCommit)是指，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域內(nèi)，為了使基于分布式系統(tǒng)架構(gòu)下的所有節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行事務(wù)提交時保持一致性而設(shè)計的一種算法(Algorithm)。通常，二階段提交也被稱為是一種協(xié)議(Protocol))。在分布式系統(tǒng)中，每個節(jié)點(diǎn)雖然可以知曉自己的操作時成功或者失敗，卻無法知道其他節(jié)點(diǎn)的操作的成功或失敗。當(dāng)一個事務(wù)跨越多個節(jié)點(diǎn)時，為了保持事務(wù)的ACID特性，需要引入一個作為協(xié)調(diào)者的組件來統(tǒng)一掌控所有節(jié)點(diǎn)(稱作參與者)的操作結(jié)果并最終指示這些節(jié)點(diǎn)是否要把操作結(jié)果進(jìn)行真正的提交(比如將更新后的數(shù)據(jù)寫入磁盤等等)。因此，二階段提交的算法思路可以概括為：參與者將操作成敗通知協(xié)調(diào)者，再由協(xié)調(diào)者根據(jù)所有參與者的反饋情報決定各參與者是否要提交操作還是中止操作。

所謂的兩個階段是指：第一階段：準(zhǔn)備階段(投票階段)和第二階段：提交階段（執(zhí)行階段）。

準(zhǔn)備階段