0

0

两阶段提交协议,分布式事务控制(2PC)

php中文网

php中文网

发布时间:2016-06-07 16:10:07

|

2433人浏览过

|

来源于php中文网

原创

两阶段提交协议(two phase commit protocol,2PC)可以保证数据的强一致性,许多分布式关系型数据管理系统采用此协议来完成分布式事务。它是协调所有分布式原子事务参与者,并决定提交或取消(回滚)的分布式算法。同时也是解决一致性问题的一致性算法。该

两阶段提交协议(two phase commit protocol,2pc)可以保证数据的强一致性,许多分布式关系型数据管理系统采用此协议来完成分布式事务。它是协调所有分布式原子事务参与者,并决定提交或取消(回滚)的分布式算法。同时也是解决一致性问题的一致性算法。该算法能够解决很多的临时性系统故障(包括进程、网络节点、通信等故障),被广泛地使用。但是,它并不能够通过配置来解决所有的故障,在某些情况下它还需要人为的参与才能解决问题。参与者为了能够从故障中恢复,它们都使用日志来记录协议的状态,虽然使用日志降低了性能但是节点能够从故障中恢复。

在两阶段提交协议中,系统一般包含两类机器(或节点):一类为协调者(coordinator),通常一个系统中只有一个;另一类为事务参与者(participants,cohorts或workers),一般包含多个,在数据存储系统中可以理解为数据副本的个数。协议中假设每个节点都会记录写前日志(write-ahead log)并持久性存储,即使节点发生故障日志也不会丢失。协议中同时假设节点不会发生永久性故障而且任意两个节点都可以互相通信。

当事务的最后一步完成之后,协调器执行协议,参与者根据本地事务能够成功完成回复同意提交事务或者回滚事务。

顾名思义,两阶段提交协议由两个阶段组成。在正常的执行下,这两个阶段的执行过程如下所述:

阶段1:请求阶段(commit-request phase,或称表决阶段,voting phase)

在请求阶段,协调者将通知事务参与者准备提交或取消事务,然后进入表决过程。在表决过程中,参与者将告知协调者自己的决策:同意(事务参与者本地作业执行成功)或取消(本地作业执行故障)。

阶段2:提交阶段(commit phase)

在该阶段,协调者将基于第一个阶段的投票结果进行决策:提交或取消。当且仅当所有的参与者同意提交事务协调者才通知所有的参与者提交事务,否则协调者将通知所有的参与者取消事务。参与者在接收到协调者发来的消息后将执行响应的操作。

注意 两阶段提交协议与两阶段锁协议不同,两阶段锁协议为一致性控制协议。

该协议的执行过程可以通过下图X-X来描述:

\

 

(a)成功 (b)失败

图X-X:两阶段提交

两阶段提交协议最大的劣势是其通过阻塞完成的协议,在节点等待消息的时候处于阻塞状态,节点中其他进程则需要等待阻塞进程释放资源才能使用。如果协调器发生了故障,那么参与者将无法完成事务则一直等待下去。以下情况可能会导致节点发生永久阻塞:

如果参与者发送同意提交消息给协调者,进程将阻塞直至收到协调器的提交或回滚的消息。如果协调器发生永久故障,参与者将一直等待,这里可以采用备份的协调器,所有参与者将回复发给备份协调器,由它承担协调器的功能。

如果协调器发送“请求提交”消息给参与者,它将被阻塞直到所有参与者回复了,如果某个参与者发生永久故障,那么协调器也不会一直阻塞,因为协调器在某一时间内还未收到某参与者的消息,那么它将通知其他参与者回滚事务。

同时两阶段提交协议没有容错机制,一个节点发生故障整个事务都要回滚,代价比较大。

下面我们通过一个例子来说明两阶段提交协议的工作过程:

RecoveryFox AI
RecoveryFox AI

AI驱动的数据恢复、文件恢复工具

下载

A组织B、C和D三个人去爬长城:如果所有人都同意去爬长城,那么活动将举行;如果有一人不同意去爬长城,那么活动将取消。用2PC算法解决该问题的过程如下:

首先A将成为该活动的协调者,B、C和D将成为该活动的参与者。

阶段1:

A发邮件给B、C和D,提出下周三去爬山,问是否同意。那么此时A需要等待B、C和D的邮件。

B、C和D分别查看自己的日程安排表。B、C发现自己在当日没有活动安排,则发邮件告诉A它们同意下周三去爬长城。由于某种原因,D白天没有查看邮件。那么此时A、B和C均需要等待。到晚上的时候,D发现了A的邮件,然后查看日程安排,发现周三当天已经有别的安排,那么D回复A说活动取消吧。

阶段2:

此时A收到了所有活动参与者的邮件,并且A发现D下周三不能去爬山。那么A将发邮件通知B、C和D,下周三爬长城活动取消。

此时B、C回复A“太可惜了”,D回复A“不好意思”。至此该事务终止。

通过该例子可以发现,2PC协议存在明显的问题。假如D一直不能回复邮件,那么A、B和C将不得不处于一直等待的状态。并且B和C所持有的资源,即下周三不能安排其它活动,一直不能释放。其它等待该资源释放的活动也将不得不处于等待状态。

基于此,后来有人提出了三阶段提交协议,在其中引入超时的机制,将阶段1分解为两个阶段:在超时发生以前,系统处于不确定阶段;在超市发生以后,系统则转入确定阶段。

2PC协议包含协调者和参与者,并且二者都有发生问题的可能性。假如协调者发生问题,我们可以选出另一个协调者来提交事务。例如,班长组织活动,如果班长生病了,我们可以请副班长来组织。如果协调者出问题,那么事务将不会取消。例如,班级活动希望每个人都能去,假如有一位同学不能去了,那么直接取消活动即可。或者,如果大多数人去的话那么活动如期举行(2PC变种)。为了能够更好地解决实际的问题,2PC协议存在很多的变种,例如:树形2PC协议(或称递归2PC协议)、动态2阶段提交协议(D2PC)等。

参考文献:

维基百科:http://en.wikipedia.org/wiki/Two-phase_commit_protocol

两阶段提交协议与三阶段提交协议之比较:http://my.oschina.net/digerl/blog/34139

NoSQL数据库笔谈:http://sebug.net/paper/databases/nosql/Nosql.html#_08464202471077442_91161458194

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
俄罗斯Yandex引擎入口
俄罗斯Yandex引擎入口

2026年俄罗斯Yandex搜索引擎最新入口汇总,涵盖免登录、多语言支持、无广告视频播放及本地化服务等核心功能。阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

178

2026.01.28

包子漫画在线官方入口大全
包子漫画在线官方入口大全

本合集汇总了包子漫画2026最新官方在线观看入口,涵盖备用域名、正版无广告链接及多端适配地址,助你畅享12700+高清漫画资源。阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

35

2026.01.28

ao3中文版官网地址大全
ao3中文版官网地址大全

AO3最新中文版官网入口合集,汇总2026年主站及国内优化镜像链接,支持简体中文界面、无广告阅读与多设备同步。阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

79

2026.01.28

php怎么写接口教程
php怎么写接口教程

本合集涵盖PHP接口开发基础、RESTful API设计、数据交互与安全处理等实用教程,助你快速掌握PHP接口编写技巧。阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

2

2026.01.28

php中文乱码如何解决
php中文乱码如何解决

本文整理了php中文乱码如何解决及解决方法,阅读节专题下面的文章了解更多详细内容。

4

2026.01.28

Java 消息队列与异步架构实战
Java 消息队列与异步架构实战

本专题系统讲解 Java 在消息队列与异步系统架构中的核心应用,涵盖消息队列基本原理、Kafka 与 RabbitMQ 的使用场景对比、生产者与消费者模型、消息可靠性与顺序性保障、重复消费与幂等处理,以及在高并发系统中的异步解耦设计。通过实战案例,帮助学习者掌握 使用 Java 构建高吞吐、高可靠异步消息系统的完整思路。

8

2026.01.28

Python 自然语言处理(NLP)基础与实战
Python 自然语言处理(NLP)基础与实战

本专题系统讲解 Python 在自然语言处理(NLP)领域的基础方法与实战应用,涵盖文本预处理(分词、去停用词)、词性标注、命名实体识别、关键词提取、情感分析,以及常用 NLP 库(NLTK、spaCy)的核心用法。通过真实文本案例,帮助学习者掌握 使用 Python 进行文本分析与语言数据处理的完整流程,适用于内容分析、舆情监测与智能文本应用场景。

24

2026.01.27

拼多多赚钱的5种方法 拼多多赚钱的5种方法
拼多多赚钱的5种方法 拼多多赚钱的5种方法

在拼多多上赚钱主要可以通过无货源模式一件代发、精细化运营特色店铺、参与官方高流量活动、利用拼团机制社交裂变,以及成为多多进宝推广员这5种方法实现。核心策略在于通过低成本、高效率的供应链管理与营销,利用平台社交电商红利实现盈利。

122

2026.01.26

edge浏览器怎样设置主页 edge浏览器自定义设置教程
edge浏览器怎样设置主页 edge浏览器自定义设置教程

在Edge浏览器中设置主页,请依次点击右上角“...”图标 > 设置 > 开始、主页和新建标签页。在“Microsoft Edge 启动时”选择“打开以下页面”,点击“添加新页面”并输入网址。若要使用主页按钮,需在“外观”设置中开启“显示主页按钮”并设定网址。

72

2026.01.26

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号