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分布式协同 - 分布式事务_TCC解决方案

news 来源：原创 2025/7/13 1:52:18

文章目录

  • 导图
  • Pre
  • 流程图
  • 2PC VS 3PC VS TCC
    • 2PC（Two-Phase Commit，二阶段提交）
    • 3PC（Three-Phase Commit，三阶段提交）
    • TCC（Try-Confirm-Cancel）
    • 2PC、3PC与TCC的区别
    • 2PC、3PC与TCC的联系

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导图

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Pre

随着大流量、高并发业务场景的出现，对系统可用性的要求变得越来越高，这时 CAP 理论和 BASE 理论逐渐进入人们的视野，柔性事务成为分布式事务的主要实现方式，TCC 作为补偿事务也位列其中.

TCC（Try-Confirm-Cancel）的核心思想是对于每个资源的原子操作，应用程序都需要注册一个与此操作对应的确认操作和补偿（撤销）操作。其中确认操作负责在原子操作执行成功时进行事务提交，补偿操作负责在原子操作执行失败时对事务进行回滚。

流程图

客户端 服务B（尝试阶段） 服务C（确认/取消阶段） 发起分布式事务请求 尝试锁定资源（预处理） 返回尝试成功（资源已锁定） 发起确认请求 执行提交操作（确认） 返回确认成功 执行回滚操作（取消） 返回取消失败信息 alt [确认成功] [确认失败] 客户端 服务B（尝试阶段） 服务C（确认/取消阶段）

  1. Try阶段（资源锁定）：

    • 客户端（A）发起请求，通知服务B进行事务操作。
    • 服务B执行Try操作，尝试锁定资源（例如扣款或占用库存）。此时，服务B的资源被锁定，但尚未提交任何操作。
    • 服务B返回给客户端A，表示资源已锁定，并准备进入下一阶段。

  2. Confirm阶段（提交）：

    • 客户端（A）根据其他服务的响应，决定是否进入Confirm阶段。
    • 服务C接收到确认请求后，执行Confirm操作，将之前的预处理结果提交（如真正扣款、更新库存等）。
    • 如果操作成功，服务C返回确认成功给客户端A，表示事务提交完成。

  3. Cancel阶段（回滚）：

    • 如果在Try阶段发现某些条件未达成（例如余额不足，库存不足等），或者在Confirm阶段发生错误，客户端或服务将请求进入Cancel阶段。
    • 服务C会执行Cancel操作，回滚之前的操作（如退还款项或恢复库存）。
    • 服务C返回取消失败信息，客户端A可以根据返回结果进行相应的补救措施。

2PC VS 3PC VS TCC

2PC（Two-Phase Commit，二阶段提交）

2PC协议是分布式事务中最基础的协议，分为两个阶段：

  1. 准备阶段（Voting Phase）：协调者（通常是事务管理器）向所有参与者发送“准备提交”请求，要求参与者执行事务操作并保留结果，但不提交数据，参与者需要返回“准备好”或“无法提交”的响应。

  2. 提交阶段（Commit Phase）：如果所有参与者都返回“准备好”，则协调者发送“提交”请求，所有参与者正式提交操作。如果任何一个参与者返回“无法提交”，则协调者发送“回滚”请求，所有参与者回滚操作。

优点：

  • 实现简单，易于理解。

缺点：

  • 阻塞问题：如果协调者崩溃，参与者会一直等待协调者的决策，造成系统阻塞。
  • 单点故障：协调者是单点，若协调者失败，事务无法完成。
  • 资源占用：参与者需要长时间持有锁，直到事务提交或回滚。

3PC（Three-Phase Commit，三阶段提交）

3PC是在2PC基础上改进而来的，目的是解决2PC中的阻塞问题。它增加了一个额外的阶段来进行更细粒度的事务状态控制。

  1. 询问阶段（CanCommit Phase）：协调者询问所有参与者是否可以执行事务，并预备提交。参与者在此阶段进行必要的预处理。

  2. 预提交阶段（PreCommit Phase）：所有参与者确认可以提交后，协调者要求所有参与者进行预提交操作。此时，参与者已经做好提交操作的准备，但还没有真正提交。

  3. 提交阶段（DoCommit Phase）：协调者正式通知所有参与者提交操作，事务正式完成。

优点：

  • 改进了2PC的阻塞问题，因为3PC在协调者崩溃后参与者不会一直等待，可以通过预提交阶段保证一致性。

缺点：

  • 实现复杂。
  • 仍然存在一定的网络分区和故障恢复问题。

TCC（Try-Confirm-Cancel）

TCC是分布式事务处理中较为复杂的一种方案，通常在资源管理和高一致性要求的场景下使用。它将分布式事务拆解为三个阶段：Try、Confirm和Cancel。

  1. Try（尝试）：在此阶段，参与者执行尝试操作，如锁定资源，并确保幂等性。Try阶段完成后，系统处于“预提交”状态，但未真正提交数据。

  2. Confirm（确认）：在所有操作都顺利完成时，协调者通知各参与者提交事务。此时所有操作都是最终的提交。

  3. Cancel（取消）：如果某些操作失败，或者出现异常，协调者会通知参与者回滚操作，恢复到事务前的状态。

优点：

  • 高度可控，支持显式的回滚。
  • 支持幂等性操作，能更好地处理异常场景。

缺点：

  • 需要在每个参与者上实现Try、Confirm和Cancel逻辑，复杂度较高。
  • 性能和资源消耗较大，因为每个参与者都需要进行锁定和操作恢复。

2PC、3PC与TCC的区别

特性2PC3PCTCC
阶段2个阶段：准备、提交3个阶段：询问、预提交、提交3个阶段：尝试、确认、取消
阻塞问题存在，协调者崩溃时参与者会一直阻塞解决了部分阻塞问题，但不完全消除无阻塞问题，失败时有明确的回滚操作
容错能力较差，协调者故障会导致整个事务失败相较2PC，容错能力提高，但仍有不足较强，支持回滚，适合高度容错和一致性要求的场景
资源占用参与者需要长时间持有锁，资源占用较大参与者需要长时间持有锁，资源占用较大各参与者在不同阶段持有锁，资源占用较大
复杂度简单实现，但功能受限实现较复杂，增加了容错机制实现较复杂，需要业务逻辑支持
适用场景一致性要求较低的小型分布式系统对容错性有一定要求的分布式事务系统高一致性、高可用性要求的复杂场景，尤其是金融、库存管理等

2PC、3PC与TCC的联系

  • 相似性：这三种协议都属于分布式事务协议，目的是保证分布式系统中多个参与者的一致性和数据的可靠性。它们都涉及到协调者与参与者之间的交互，以及如何确保事务的一致性和成功提交。

  • 演化关系：2PC是最早的分布式事务协议，虽然实现简单，但存在阻塞和单点故障的问题。为了避免这些问题，3PC在2PC的基础上增加了一个预提交阶段，进一步解决了阻塞问题。而TCC则通过引入Try、Confirm和Cancel三个阶段，提供了更灵活的事务控制，适合于更复杂的分布式事务场景。

  • 应用场景重叠：这三种协议在一些场景中可以互相替代，例如金融系统的支付操作等高一致性场景。但在不同的系统需求下，选择的协议会有所不同。TCC特别适合对事务回滚有要求且资源操作可幂等的场景。

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