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分布式协同 - 分布式事务_2PC 3PC解决方案

news 来源：原创 2025/7/5 5:48:44

文章目录

  • 导图
  • Pre
  • 2PC（Two-Phase Commit）协议
    • 准备阶段
    • 提交阶段
      • 情况 1：只要有一个事务参与者反馈未就绪（no ready），事务协调者就会回滚事务
      • 情况 2：当所有事务参与者均反馈就绪（ready）消息时，事务协调者会提交（commit）事务
  • 3PC（Three-Phase Commit）协议
    • 3PC的三个阶段
    • 3PC 的流程
  • 3PC 和 2PC 的主要区别
    • 1. 阶段数量不同
    • 2. 容错能力
    • 3. 协议的安全性与复杂性
    • 4. 阻塞问题
    • 5. 事务资源锁定
    • 6. 性能开销
  • 总结

在这里插入图片描述

导图

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Pre

分布式协同 - 分布式事务一二事儿DTP 定义了分布式事务的处理模型，可以针对这个模型提出分布式事务的解决方案，2PC 就是其中一种。

2PC 的全称为两阶段提交（Two Phase Commitment Protocol），是 DTP 模型的最佳实践，解决了在分布式服务或数据库场景下，同一事务对多个节点进行操作的数据一致性问题。

2PC 在一定程度上遵守 ACID 理论的刚性事务的要求，保证了强一致性。 2PC 中有两个概念，

  • 一个是事务协调者，对应 DTP 模型中的事务管理器，用来协调事务，所有事务什么时候准备好、什么时候可以提交都由它来协调和管理；
  • 另一个是事务参与者，对应 DTP 模型中的资源管理器，主要负责处理具体事务、管理需要处理的资源。例如事务参与者可以处理订票业务，扣款业务。

2PC（Two-Phase Commit）协议

+-----------------+                +------------------+                +-----------------+
|   Transaction   |                |   Coordinator    |                |   Participant   |
|     Client      |                |       Node       |                |       Node      |
+-----------------+                +------------------+                +-----------------+|                                  |                                   ||----------(1) Request Start ------>                                   ||                                  |                                   ||                                  | --------------(2) Prepare-------->||                                  |                                   ||                                  | <--------- (3) Acknowledge ------||                                  |                                   ||                                  |                                   ||                                  | --------------(4) Commit--------->||                                  |                                   ||                                  | <--------- (5) Acknowledge ------||                                  |                                   ||                                  |                                   ||                                (End)                               (End)

准备阶段

第一阶段（准备阶段）：如下图 所示

在这里插入图片描述

事务协调者（事务管理器）给每个事务参与者（资源管理器）发送准备（prepare）消息，目的是询问大家是不是都准备好了，马上就要执行事务了。事务参与者会根据自身业务和资源情况进行检查，然后给出反馈。检查过程根据业务内容的不同而不同，例如订票业务需要检查是否有剩余票、扣款业务需要检查余额是否足够。

只有检查通过，才能返回就绪（ready）信息。否则，事务将终止，并且等待下次询问。由于检查过程需要完成一些操作，因此需要写 redo 日志和 undo 日志，以便事务失败重试，或者失败回滚时使用。

提交阶段

第二阶段（提交阶段）：如下图所示
在这里插入图片描述

如果事务协调者接收到事务参与者检查失败或者超时的消息，会给其发送回滚（rollback）消息，否则发送提交（commit）消息。

情况 1：只要有一个事务参与者反馈未就绪（no ready），事务协调者就会回滚事务

  • a) 事务协调者向所有事务参与者发出回滚请求。
  • b) 事务参与者使用第一阶段中 undo 日志里的信息执行回滚操作，并且释放整个事务期间占用的资源。
  • c) 各事务参与者向事务协调者反馈应答（ack）消息，表示完成操作。
  • d) 事务协调者接收到所有事务参与者反馈的应答消息，即完成了事务回滚。

情况 2：当所有事务参与者均反馈就绪（ready）消息时，事务协调者会提交（commit）事务

  • a) 事务协调者向所有事务参与者发出正式提交事务的请求。
  • b) 事务参与者执行提交（commit）操作，并释放整个事务期间占用的资源。
  • c) 各事务参与者向事务协调者反馈应答（ack）消息，表示完成操作。
  • d) 事务协调者接收到所有事务参与者反馈的应答（ack）消息，即完成了事务提交。

3PC（Three-Phase Commit）协议

3PC（三阶段提交）是分布式事务中的一种协议，旨在解决2PC协议中的阻塞问题。3PC协议通过在2PC的基础上增加了一个阶段，增加了事务的容错能力，从而避免了协调者或参与者崩溃时可能发生的阻塞现象。

3PC的三个阶段

  1. CanCommit 阶段（询问阶段）

    • 协调者向所有参与者发送“CanCommit”请求，询问它们是否可以提交事务。
    • 参与者收到请求后，会检查本地的事务状态。如果没有冲突，且可以提交，它们就返回“Ready”响应；如果事务存在问题，则返回“No”响应，表示无法提交。

  2. PreCommit 阶段（预提交阶段）

    • 如果所有参与者都返回了“Ready”，协调者就会向所有参与者发送“PreCommit”命令，表示准备提交事务，并让它们锁定相关资源。
    • 参与者在接收到“PreCommit”命令后，执行事务的预提交操作并返回确认。

  3. DoCommit 阶段（提交阶段）

    • 如果所有参与者都返回了预提交确认（“PreCommit”），协调者会向所有参与者发送“DoCommit”命令，正式提交事务。
    • 参与者接收到“DoCommit”命令后，执行提交操作，事务完成。

3PC 的流程

+-----------------+                +------------------+                +-----------------+
|   Transaction   |                |   Coordinator    |                |   Participant   |
|     Client      |                |       Node       |                |       Node      |
+-----------------+                +------------------+                +-----------------+|                                  |                                   ||----------(1) Request Start ------>                                   ||                                  |                                   ||                                  |  --------(2) CanCommit --------->||                                  |                                   ||                                  | <----------(3) Ready/No --------||                                  |                                   ||                                  |  --------(4) PreCommit --------->||                                  |                                   ||                                  | <----------(5) PreCommitAck -----||                                  |                                   ||                                  |  --------(6) DoCommit ---------->||                                  |                                   ||                                  | <----------(7) DoCommitAck ------||                                  |                                   ||                                (End)                               (End)

3PC 和 2PC 的主要区别

1. 阶段数量不同

  • 2PC 有两个阶段：

    1. Prepare: 协调者询问参与者是否能提交事务。
    2. Commit/Abort: 根据参与者的响应，协调者决定是否提交或回滚事务。

  • 3PC 有三个阶段：

    1. CanCommit: 协调者询问参与者是否准备提交。
    2. PreCommit: 协调者发送预提交命令，参与者准备提交并锁定资源。
    3. DoCommit: 协调者发送最终提交命令，事务正式提交。

2. 容错能力

  • 2PC 在协调者或参与者崩溃时可能会出现阻塞。例如，如果协调者崩溃后，参与者不知道是应该提交还是回滚，系统可能会陷入阻塞状态，无法继续执行。
  • 3PC 增加了一个额外的阶段（PreCommit），并且在每个阶段都有明确的响应协议，可以减少系统在协调者或参与者崩溃时的阻塞风险。3PC通过引入超时机制和预提交锁定，有效减少了数据不一致和系统停滞的概率。

3. 协议的安全性与复杂性

  • 2PC 协议相对简单，但存在阻塞问题，且在部分情况下（例如，协调者崩溃），事务无法保证最终一致性。
  • 3PC 协议在设计上更加复杂，通过引入预提交阶段，提高了系统的容错能力，但也增加了协议的开销和实现的复杂性。

4. 阻塞问题

  • 2PC 存在阻塞问题，特别是在协调者或参与者崩溃的情况下，事务无法继续或回滚，可能会导致长时间的停滞。
  • 3PC 通过引入额外的阶段，并要求所有参与者在每个阶段都给予明确的响应，避免了阻塞的可能性。当协调者或参与者崩溃时，系统会通过超时机制自动恢复，减少了长时间的停滞。

5. 事务资源锁定

  • 2PC 中，事务资源在提交后才被释放，可能会因为参与者的延迟或崩溃导致长时间的资源占用。
  • 3PC 引入了预提交阶段，在PreCommit时就锁定了资源并确保它们在提交前是有效的，因此能更有效地管理资源的占用。

6. 性能开销

  • 2PC 因为只有两个阶段，协议简单，性能相对较好，但当系统出现故障时，性能和一致性会受到较大影响。
  • 3PC 虽然增加了一个阶段，但引入了更多的容错机制，可能会有稍微的性能开销，但能在故障恢复时保持更高的可用性。

总结

特性2PC (Two-Phase Commit)3PC (Three-Phase Commit)
阶段数量2个阶段：Prepare（准备阶段）和Commit/Abort（提交/回滚阶段）3个阶段：CanCommit（询问阶段）、PreCommit（预提交阶段）、DoCommit（提交阶段）
协议设计基于两阶段协议，协议简单但容易导致阻塞问题基于三阶段协议，增加了预提交阶段，减少了阻塞问题
阻塞问题存在阻塞问题，特别是当协调者或参与者崩溃时，系统可能无法继续通过引入PreCommit阶段，减少了崩溃时的阻塞问题，避免了长时间停滞
协调者崩溃的处理协调者崩溃后，参与者不确定事务是提交还是回滚，导致阻塞由于引入了CanCommit和PreCommit阶段，协调者崩溃后的恢复能力较强，减少了阻塞的可能
参与者崩溃的处理如果参与者在Prepare阶段崩溃，事务可能无法提交在PreCommit阶段，参与者能锁定资源，如果崩溃，系统能更好恢复，减少了不一致情况
事务提交的一致性保证一致性，但有可能因为协调者或参与者崩溃导致无法提交或回滚在多数情况下保证一致性，并且通过额外阶段减少了崩溃带来的影响
资源管理资源管理依赖于Prepare阶段，协调者发出提交或回滚命令资源管理通过PreCommit阶段锁定资源，协调者发送最终提交命令
性能开销由于只有两个阶段，性能较高，但可能因为故障导致较长的延迟增加了一个阶段，性能会有一定的开销，但能有效减少阻塞问题
协议复杂性协议较简单，实现起来相对容易，但缺乏容错能力协议更复杂，要求在协议层面上有更多的容错设计和实现
适用场景适用于对一致性要求较高的场景，如分布式数据库事务适用于对高可用性和容错性要求较高的场景，尤其是需要更好恢复能力的分布式系统
超时处理通常需要外部机制（如超时检测）来处理超时问题协议本身提供了对超时和崩溃的处理机制，有更强的容错能力
  • 2PC 由于其简单的设计，适用于一些不涉及复杂容错的场景，但它容易因为崩溃或故障导致阻塞问题，事务可能无法继续进行。
  • 3PC 在 2PC 的基础上增加了一个阶段，提升了系统容错能力，减少了由于协调者或参与者崩溃导致的阻塞，但相应地增加了协议的复杂度和性能开销。

在选择2PC还是3PC时，需要根据具体应用场景的容错要求、性能需求以及系统复杂度进行权衡。

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编程日记 2025/7/5 0:01:28

Unity3D Huatuo技术原理剖析详解

前言 在游戏开发领域&#xff0c;Unity3D凭借其强大的跨平台能力和丰富的功能&#xff0c;成为了众多开发者的首选工具。而在Unity3D的生态系统中&#xff0c;Huatuo作为一款重要的插件&#xff0c;为游戏开发带来了极大的便利。本文将深入剖析Huatuo的技术原理&#xff0c;并…...

编程日记 2025/7/5 4:56:33

复习打卡大数据篇——Hadoop HDFS 03

目录 1. HDFS元数据存储 2. HDFS HA 高可用 1. HDFS元数据存储 HDFS中的元数据按类型可以分为&#xff1a; 文件系统的元数据&#xff1a;包括文件名、目录名、修改信息、block的信息、副本信息等。datanodes的状态信息&#xff1a;比如节点状态、使用率等。 HDFS中的元数…...

编程日记 2025/7/5 5:12:32

宠物行业的出路：在爱与陪伴中寻找增长新机遇

在当下的消费市场中&#xff0c;如果说有什么领域能够逆势而上&#xff0c;宠物行业无疑是一个亮点。当人们越来越注重生活品质和精神寄托时&#xff0c;宠物成为了许多人的重要伴侣。它们不仅仅是家庭的一员&#xff0c;更是情感的寄托和生活的调剂。然而&#xff0c;随着行业…...

编程日记 2025/7/5 5:05:02

使用Turtle库实现，鼠标左键绘制路径，用鼠标右键结束绘制，小海龟并沿路径移动

使用Turtle库实现&#xff0c;鼠标左键绘制路径&#xff0c;用鼠标右键结束绘制&#xff0c;小海龟并沿路径移动 Turtle库是Python标准库的一部分&#xff0c;它提供了一种基于命令的图形绘制方式。Turtle模块通过一个“海龟”&#xff08;Turtle&#xff09;对象在屏幕上移动…...

编程日记 2025/7/4 22:55:24

海格通信嵌入式面试题及参考答案

计算电路的最高工作频率如何计算？ 计算电路的最高工作频率主要考虑电路中的关键路径延迟。关键路径是指在整个电路中，信号传播延迟最长的路径。电路的最高工作频率的倒数就是时钟周期，而时钟周期必须大于关键路径的延迟时间。 首先要确定电路中各个模块的延迟。比如对于组合…...

编程日记 2025/7/5 5:42:59

3D几何建模引擎Parasolid功能解析

一、什么是Parasolid&#xff1f; Parasolid是由Siemens PLM Software开发的高精度精密几何建模引擎。它全面评估CAD&#xff08;计算机辅助设计&#xff09;、CAM&#xff08;计算机辅助制造&#xff09;、CAE&#xff08;计算机辅助工程&#xff09;、PLM&#xff08;产品生…...

编程日记 2025/7/5 4:43:38

AI的进阶之路：从机器学习到深度学习的演变（四）

AI的进阶之路&#xff1a;从机器学习到深度学习的演变&#xff08;三&#xff09; 五、深度学习的应用领域 深度学习的应用领域广泛&#xff0c;涵盖了计算机视觉、自然语言处理、语音识别和推荐系统等多个方面。以下将详细探讨这些关键应用领域&#xff0c;展示深度学习在不同…...

编程日记 2025/7/5 5:10:31

【ES6复习笔记】rest参数（7）

什么是 rest 参数&#xff1f; rest 参数是 ES6 引入的一个特性&#xff0c;它允许我们将一个不定数量的参数表示为一个数组。使用 rest 参数可以更方便地处理函数的参数&#xff0c;尤其是在参数数量不确定的情况下。 如何使用 rest 参数&#xff1f; 在函数定义中&#xf…...

编程日记 2025/7/5 5:47:18

安装MongoDB，环境配置

官网下载地址&#xff1a;MongoDB Shell Download | MongoDB 选择版本 安装 下载完成双击打开 点击mongodb-windows-x86_64-8.0.0-signed 选择安装地址 检查安装地址 安装成功 二.配置MongoDB数据库环境 1.找到安装好MongoDB的bin路径 复制bin路径 打开此电脑 -> 打开高级…...

编程日记 2025/7/5 4:07:04

ubuntu 网络管理

1 查看ip地址 rootu22-tools-20:~# ip addr 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever…...

编程日记 2025/7/1 16:05:39

flask后端开发（1）：第一个Flask项目

目录 一、Helloworddebug、host、port的配置 gitcode地址&#xff1a; https://gitcode.com/qq_43920838/flask_project.git 一、Helloword 一般是会创建两个文件夹和app.py app.py from flask import FlaskappFlask(__name__)app.route(/) def hello_world():return Hello…...

编程日记 2025/7/3 11:29:45

详解下c语言中struct和union的对齐规则

接触过c语言的同学应该都知道字节对齐。有些时候我们很容易弄错字节对齐的方式&#xff0c;特别是涉及到struct&#xff08;结构体&#xff09;和union&#xff08;联合体&#xff09;时。今天我们通过详细例子来说明下struct和union的对齐规则&#xff0c;以便了解各种struct和…...

编程日记 2025/7/4 20:33:06

虚拟机桥接模式网络连接不上解决方法

可能是桥接模式自动配置网络地址的时候没配好&#xff0c;自己手动配置一下。先看看windows里的wifi的ip 把虚拟机的网络设置打开ipv4把地址、子网掩码、网关输进去&#xff0c;然后再连接...

编程日记 2025/7/2 9:05:51

MySQL用表组织数据

用表组织数据 文章目录 用表组织数据一.四种完整性约束二.数值类型2-1三.数值类型2-2四.字符串.日期类型五.设置1.设置主键2.设置标识列3.设置非空4.设置默认值 六.主外键建立后注意事项 一.四种完整性约束 1.域完整性 列 域完整性约束方法:限制数据类型,检查约束,外键约束,默…...

编程日记 2025/6/30 13:53:04

基于python 微信小程序的医院就诊小程序

标题:基于 Python 微信小程序的医院就诊小程序 内容:1.摘要 基于 Python 微信小程序的医院就诊小程序旨在解决传统医院就诊流程繁琐、排队时间长等问题。通过小程序&#xff0c;患者可以在线预约挂号、查询医生信息、在线支付等&#xff0c;提高就诊效率。本小程序采用 Python…...

编程日记 2025/7/3 4:54:38

VUE3+django接口自动化部署平台部署说明文档（使用说明，需要私信）

网址连接&#xff1a;http://118.25.110.213:5200/#/login 账号/密码&#xff1a;renxiaoyong 1、VUE3部署本地。 1.1本地安装部署node.js 1.2安装vue脚手架 npm install -g vue/cli # 或者 yarn global add vue/cli1.3创建本地项目 vue create my-vue-project1.4安装依赖和插…...

编程日记 2025/6/30 18:34:42

【MySQL】十三，关于MySQL的全文索引

MySQL的全文索引用于搜索文本中的关键字&#xff0c;类似于like查询。 演示 建表 CREATE TABLE demo (id INT(11) NOT NULL,name CHAR(30) NOT NULL,age INT(11) NOT NULL,info VARCHAR(255),primary key(id),fulltext index futxt_idx_info(info) );此表的默认存储引擎为In…...

编程日记 2025/7/3 11:35:59

人工智能学习框架入门教程（一）

人工智能&#xff08;AI&#xff09;学习框架是指为开发、训练和部署人工智能模型提供的结构化工具和环境。它们帮助开发者实现AI项目的高效性、可扩展性、可维护性&#xff0c;并提供了优化算法、模型训练、评估、调优等功能。根据任务的不同&#xff0c;人工智能框架可以分为…...

编程日记 2025/7/2 7:23:24

NNDL 作业11 LSTM

习题6-4 推导LSTM网络中参数的梯度&#xff0c; 并分析其避免梯度消失的效果 先来推个实例&#xff1a; 看式子中间&#xff0c;上半部分并未有连乘项&#xff0c;而下半部分有到的连乘项&#xff0c;从这可以看出&#xff0c;LSTM能缓解梯度消失&#xff0c;梯度爆炸只是不易…...

编程日记 2025/7/2 15:08:38

Git 操作全解：从基础命令到高级操作的实用指南

文章目录 1.基本命令1.初始化仓库2.克隆远程仓库3.查看当前仓库状态4.查看提交日志5.添加文件到暂存区6.提交更改7.查看仓库的配置信息 2.分支操作1.查看所有分支2.创建新分支3.切换名称4.创建并切换到新分支5.删除分支6.查看当前分支 3.合并分支1.合并分支2.解决合并冲突 4.远…...

编程日记 2025/6/28 18:27:07

CSS（四）display和float

display display 属性用于控制元素的显示类型&#xff0c;用的 display 值包括&#xff1a; block&#xff1a;块级元素 使元素成为块级元素&#xff0c;占据一整行&#xff0c;前后有换行宽度默认为父容器的 100%&#xff0c;可以设置宽高&#xff0c;支持 margin、padding、…...

编程日记 2025/7/2 14:39:21

python中使用selenium执行组合快捷键ctrl+v不生效问题

在执行ctrlv进行粘贴时&#xff0c;绑定一个页面上的元素对象&#xff08;无论元素对象是否是引用过期或者是粘贴的目标文本区&#xff0c;但前提需要粘贴的目标文本区获取焦点&#xff09;执行ctrlv后可以生效。执行粘贴组合快捷键&#xff08;ctrlv&#xff09;的示例代码 se…...

编程日记 2025/7/2 23:14:41

数据结构 C/C++(实验五:图)

&#xff08;大家好&#xff0c;今天分享的是数据结构的相关知识&#xff0c;大家可以在评论区进行互动答疑哦~加油&#xff01;&#x1f495;&#xff09; 目录 提要&#xff1a;实验题目 一、实验目的 二、实验内容及要求 三、源程序及注释 实验1代码 &#xff08;折半查…...

编程日记 2025/7/3 9:33:40