二阶段提交（2PC）

二阶段提交（2PC, Two-Phase Commit） 是一种经典的分布式事务协议，旨在确保分布式系统中的事务在多个节点上能够一致地提交或回滚。其基本思想是通过协调者和参与者之间的通信来完成事务的提交。2PC协议通常用于数据库系统或其他需要确保一致性的分布式系统。

二阶段提交的流程：

1. 准备阶段（Prepare Phase）：

   • 协调者（Coordinator）向所有参与者（Participant）发送一个“准备提交”（Prepare）请求，要求参与者准备好提交事务。
   • 每个参与者会执行本地事务并锁定资源。如果事务能够成功执行，参与者返回一个“准备好提交”的响应；如果事务执行失败，参与者返回一个“回滚”的响应。

2. 提交阶段（Commit Phase）：

   • 如果所有参与者都返回“准备好提交”的响应，协调者发送“提交”（Commit）命令，所有参与者执行提交操作，提交事务。
   • 如果有任何一个参与者返回“回滚”的响应，协调者发送“回滚”命令，所有参与者回滚事务。

二阶段提交的特点：

• 一致性：2PC能够保证所有参与者要么都提交事务，要么都回滚事务，确保事务的一致性。
• 阻塞：在协调者等待所有参与者的响应时，系统可能会发生阻塞，尤其是在网络不稳定或参与者宕机的情况下。
• 单点故障：协调者是一个单点故障，如果协调者崩溃，可能会导致事务无法完成或出现不一致的状态。
• 不可恢复的失败：如果在提交阶段某个参与者无法确认事务，且协调者崩溃，系统无法保证恢复。

三阶段提交（3PC）

三阶段提交（3PC, Three-Phase Commit） 是为了解决2PC中的一些缺陷（尤其是阻塞和不可恢复的失败问题）而提出的一种改进协议。3PC在2PC的基础上增加了一个“询问阶段”，目的是提高系统的容错能力，减少阻塞的情况。

三阶段提交的流程：

1. 询问阶段（CanCommit Phase）：

   • 协调者向所有参与者发送一个“询问是否可以提交”（CanCommit）请求，询问参与者是否准备好提交事务。参与者响应“可以提交”或“不能提交”。
   • 如果所有参与者都能返回“可以提交”，则进入准备阶段；如果有任何参与者返回“不能提交”，协调者将发出回滚命令。

2. 准备阶段（PreCommit Phase）：

   • 如果所有参与者都返回“可以提交”，协调者发送“准备提交”（PreCommit）命令，通知所有参与者准备提交事务。
   • 参与者收到“准备提交”命令后，将事务锁定，等待最终的提交指令。

3. 提交阶段（Commit Phase）：

   • 如果所有参与者都准备好提交，协调者发送“提交”（Commit）命令，所有参与者最终提交事务。如果某个参与者无法完成提交，协调者会发送回滚命令。

三阶段提交的特点：

• 无阻塞：通过引入询问阶段，3PC避免了2PC中的阻塞问题。在协调者崩溃后，3PC通过询问阶段的机制，能够判断事务是否可以提交，并确保不进入无法恢复的状态。
• 容错性增强：3PC能有效减少2PC中由于协调者崩溃或网络分区造成的不可恢复状态。即使协调者崩溃，系统仍然可以通过重新启动的参与者和存储的状态来恢复。
• 复杂性更高：相比于2PC，3PC增加了一个阶段，协议的实现和协议间的通信更加复杂，系统的开销较大。

2PC与3PC的对比：

特性	2PC	3PC
阶段	两个阶段：Prepare和Commit	三个阶段：CanCommit、PreCommit、Commit
阻塞	可能会阻塞，尤其在协调者崩溃时	减少阻塞，增加询问阶段
容错性	低，协调者崩溃会导致事务无法完成	高，协调者崩溃后可以恢复
实现复杂度	相对简单	更复杂
网络开销	较低	较高