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啥是2PC？在架构设计中有什么用？ | 架构师之路（13）

架构师之路 · 公众号 · 架构 · 2024-11-25 12:05

正文

《架构师之路：架构设计中的100个知识点》
13.2PC概念，原理，优点，缺点，实践

什么是2PC？

二阶段提交2PC（Two phase Commit）是指，在分布式系统里，为了保证所有节点在进行事务提交时保持一致性的一种协议算法。

为什么要引入2PC？

在分布式系统里，每个节点都可以知晓自己操作的成功或者失败，却无法知道其他节点操作的成功或失败。

因此，当一个事务跨越多个节点时，为了保持事务的原子性与一致性，可行引入一个协调者（Coordinator）来统一掌控所有参与者（Participant）的操作结果，并指示它们是否要把操作结果进行真正的提交（commit）或者回滚（rollback）。

而2PC，就是这个思路的一个落地实践。

两阶段提交，是怎么个两阶段法？

2PC的实施思路可概括为：投票阶段（voting phase）与提交阶段（commit phase）：

（1）投票阶段，参与者将操作结果通知协调者；

（2）提交阶段：收到参与者的通知后，协调者再向参与者发出通知，根据反馈情况决定各参与者是否要提交还是回滚。

2PC有什么不足？

答：在算法执行过程中，所有节点都处于阻塞状态，所有节点所持有的资源（例如数据库数据，本地文件等）都处于封锁状态。

典型场景为：

（1）某一个参与者确认之前，所有参与者以及协调者都处于阻塞状态；

（2）在协调者确认之前，所有参与者都处于阻塞状态；

另外，如有协调者或者某个参与者出现了崩溃，为了避免整个算法处于一个完全阻塞状态，往往需要借助超时机制来将算法继续向前推进，总的来说，2PC是一种比较保守的算法。

举个例子：

甲乙丙丁四人要组织一个会议，需要确定会议时间，不妨设甲是协调者，乙丙丁是参与者。

投票阶段：

（1）甲发邮件给乙丙丁，周二十点开会是否有时间；

（2）甲回复有时间；

（3）乙回复有时间；

（4）丙迟迟不回复，此时对于这个活动，甲乙丙均处于阻塞状态，算法无法继续进行；

（5）丙回复有时间（或者没有时间）；

提交阶段：

（1）协调者甲将收集到的结果反馈给乙丙丁（什么时候反馈，以及反馈结果如何，在此例中取决于丙的时间与决定）；

（2）乙收到；

（3）丙收到；

（4）丁收到；

可以看到，当出现极端情况时，如果不借助超时，整个活动的推进非常的低效。

这么多缺点，那为什么2PC的应用还这么广泛呢？

其一，2PC原理简单，易于实现；

其二，协调者有明确的控制权，而不像paxos算法各节点平等，自选举，自推进，不可控。明确可控在工程系统中相当重要；

其三，能切实地解决微服务架构中，很多本地逻辑与远程数据库，缓存，MQ分布式事务的实际问题；

其四，它是一个非常通用的方案。

因此，它的使用非常广泛。

知其然，知其所以然。

思路比结论更重要。

补充阅读材料：

《分布式事务管理中的2PC》

https://www.geeksforgeeks.org/two-phase-commit-protocol-distributed-transaction-management/

第一阶段

第二阶段

文章不长，图文并茂，5分钟搞定。

==全文完==

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