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事务干货放送 细说分布式事务两阶段提交


在分布式系统中 ， 读写位于多个节点的数据 ， 如果依旧想保证ACID特性 ， 就必须实现分布式事务 。 而其实现关键则是适当的提交协议 ， 目前最简洁 ， 且使用最广泛的无疑是两阶段提交协议（2PC） 。
实现分布式事务关键组件
单机系统通过事务管理器（transaction manager ， TM）实现本地事务 。 分布式系统中 ， 需要协调多个节点的事务管理器 ， 共同提交成功或失败 ， 因此需要事务协调者（transaction coordinator ， TC） 。 一个分布式事务管理器 ， 可以粗略地划分为这两个子系统 。 这两个子系统根据自己在事务执行中扮演的角色 ， 也可称之为参与者与协调者 。
本地事务管理器负责本机事务并发控制和异常恢复等功能 ， 事务协调者负责开启事务 ， 将事务划分为多个子事务分发到相应的节点执行 ， 并协调事务完成（一起提交成功或失败） 。 在实现中 ， TM和TC可以实现在同一个进程中 ， 也可以部署在不同的节点 。
经典两阶段提交协议
两阶段提交的流程比较简单 。 当分布式事务T执行完成进入提交阶段 ， TC便开启两阶段提交流程 。
事务干货放送 细说分布式事务两阶段提交
本文插图
Phase 1 Prepare：
1.TC写本地日志 ， 并持久化 。 TC向所有参与者发送Prepare T消息 。
2.各参与者TM收到Prepare T消息 ， 根据自身情况 ， 决定是否提交事务 。
如果决定提交 ， TM写日志并持久化 ， 向TC发送Ready T消息 。
如果决定不提交 ， TM写日志并持久化 ， 向TC发送Abort T消息 ， 本地也进入事务abort流程 。
Phase 2 Commit :
1.当TC收到所有节点的回应 ， 或者等待超时 ， 决定事务commit或abort 。
如果所有参与者回应Ready T ， 则TC先写日志并持久化 ， 再向所有参与者发送Commit T消息 。
如果收到至少一个参与者Abort T回应 ， 或者在超时时间内有参与者未回应 ， 则TC先写日志 ， 再向所有参与者发送Abort T消息 。
2.参与者收到TC的消息后 ， 写或日志并持久化 。
两阶段提交协议可以保证分布式事务执行的一个关键点：参与者在向协调者发生Ready T消息前 ， 随时都可以自己决定是否abort ， 一旦这个消息发送 ， 那么这个事务就进入ready状态 ， commit和abort完全由协调者控制 。 Ready T消息本质上是参与者向协调者发送的一个郑重的、不可逆的承诺 。
为了保证这一个承诺 ， 参与者需要在发送Ready T消息前将所有必要的信息持久化 ， 否则如果参与者在发送Ready T后异常宕机 ， 重启后可能无法遵守以上承诺 。 在第二阶段 ， 当协调者写了或日志 ， 整个事务的命运就被决定了 ， 不会再发生变化了 。
为了优化2PC性能 ， 减少关键路径的持久化和RPC次数是关键 ， 一种对经典2PC的优化思路如下：
协调者无状态 ， 不再持久化日志 ， 但是为了方便宕机重启后恢复事务状态 ， 需要向每个参与者发送事务的参与者名单并持久化 。 这样即使协调者宕机 ， 参与者也可以方便地询问其他参与者事务状态了 。 该思路相当于参与者在协调者宕机时 ， 自己担当起协调者询问事务状态的任务 。
只要所有参与者prepare成功 ， 事务一定会成功提交 。 因此为了减少提交延时 ， 协调者可以在收到所有参与者prepare成功后就返回客户端成功 ， 但如此 ， 读请求可能会因为提交未完成而等待 ， 从而增大读请求的延时 。 反过来 ， 如果协调者确认所有参与者都提交成功才返回客户端成功 ， 提交延时比较长 ， 但会减少读请求延时 。
两阶段提交协议异常处理
两阶段提交协议的正常流程较为简单 ， 但它还需要考虑分布式系统中各种异常问题（节点失败 ， 网络分区等） 。
1.如果协调者检测到参与者失败：


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