分布式算法中 2pc 与 3pc协议的差异化分析

概念

在一个分布式系统中，每个节点有知道自己是否能力处理事务及事务处理结果，然而却无法直接获取其他节点的事务处理结果。

当一个事务需要跨节点处理的时候，为了保证事务处理的 ACID 特性，就需要一个协调者的角色来统一调度所有分布式节点的执行逻辑。那些被调度的分布式节点则称为参与者。

协调者负责调度参与者的行为，并最终决定这些参与者是否要真正地完成事务的提交。

而基于以上思想，衍生出了二阶段和三阶段提交协议。

• pc: phase commit
• 2pc:需要经历两个阶段完成分布式事务的提交
• 3pc:需要经历三个阶段完成分布式事务的提交

2pc 协议

结合现实中的一个场景，好理解下：

这跟开发一个交付项目道理是一样的，你们项目团队接收到一个项目，项目经理作为协调者，会想团队成员询问一些列的问题，比如需求分析，可行性分析、开发项目，完成交付。

各个阶段都可能出现各种各样的问题，导致项目验收交付失败。

• 阶段一：项目经理（协调者）问你：能不能做？你们回答：能。
• 阶段二：项目经理发出立即实施的指令，你门接收到该指令,然后吭哧吭哧地完成整个项目的研发和交付，并告知项目经理，完成整个项目，项目周期结束。

2pc 的第一阶段，向各个参与者询问提交事务（发起询问）

1. 协调者向各个参与者发送事务提交内容，询问是否可以执行事务提交操作，并开始等待所有参与者的反馈（响应）。
2. 参与者收到请求，执行事务提交操作，将 Undo 和Redo 信息写入事务日志中，并向协调者反馈事务问询的结果（Yes or No）。

2pc的第二阶段，发起执行事务提交的请求（发起执行）

假设协调者接受到所有参与者的Yes 响应后，则会再次发起一个提交事务的请求，让参与者开始真正地执行事务提交。

3pc 协议

结合现实中的一个场景，好理解下：

这跟开发一个交付项目道理是一样的，你们项目团队接收到一个项目，项目经理作为协调者，会想团队成员询问一些列的问题，比如需求分析，可行性分析、开发项目，完成交付。

各个阶段都可能出现各种各样的问题，导致项目验收交付失败。

• 阶段一：项目经理（协调者）问你：能不能做(canCommit)？你们做了一个可能性分析后，觉得都觉得自己能做，然后回答：能。
• 阶段二：项目经理那你们准备下把它做了(preCommit)，你们开始演练（不恰当的说，比如搞个 POC）整个过程，并告指挥中心，演练结束，可以立即实施。
• 阶段三：项目经理发出立即实施的指令，你门接收到该指令（doCommit）,然后吭哧吭哧地完成整个项目的研发和交付，并告知项目经理，完成整个项目，项目周期结束。

下面以各阶段都成功的情况下，分别说明三阶段。

3pc 第一阶段：询问参与者，你们是否可以

该阶段主要完成的任务是：协调者想知道各个参与者能否顺利完成事务的处理，结果为协调者知道。相当于一次握手。

• 协调者发出事务问询：协调者向所有参与者发出一条包含事务内容的 canCommit 请求，询问是否可以执行事务操作。
• 参与者反馈事务问询：所有参与者收到来自协调者的事务问询后，正常情况下，如果自己可以顺利执行事务，则反馈Yes 响应给协调者；否则，反馈 No 响应。

正常的流程图如下：

3pc 第二阶段：告知参与者，你们都可以

该阶段完成了主要任务：基于协调者已知道，各个参与者也知道彼此（其他参与者）都能顺利完成事务提交任务。

假设协调者，收到了全部的 Yes 响应，则可以进行预提交阶段。

这个阶段，不再啰嗦，就是协调者告知所有参与者，你们都能完成此次提交任务。即所有对象（协调者和参与者都知道所有人都可以顺利完成事务的提交）。这点是个人目前认为是 3pc和 2pc 的核心区别：所有参与者都知道彼此能顺利完成事务提交。

3pc 第三阶段：参与者知道彼此都可以，然后执行事务提交

该阶段完成了主要任务是：基于协调者和参与者都已知道，各个参与者也知道其他参与者也都能顺利完成事务提交任务。进而要执行事务提交，完成分布式事务的提交。

此阶段，是在所有参与者已收到 preCommit 请求之后的逻辑，即使这个时候协调者挂了，也不影响后续参与者进行事务提交，这就规避了单点故障的问题。

2pc 与 3pc 优劣

• 在 2pc 协议中，可以概括为
  c :“能不能做？”
  p:“能”
  c:“开始做”
  p:“好……做完了”
• 在 3pc 协议中，可以概括为
  c :“能不能做？”
  p:“能”
  c:“准备去做”
  p:“好，准备好了”
  c:“开始做”
  p:“好……做完了”

经过上面的分析，发现，3pc没有比 2pc 有什么特别明显的优势，唯一区别就是有一个预提交阶段。

若非要说该阶段算什么优点的话，我认为预提交阶段标示着参与者也知道彼此能够完成事物的提交。

对比之下，感觉 3pc 协议有些鸡肋，不觉得 3pc 相对 2pc有什么显著地优越性。