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什么是三阶段提交协议?

三阶段提交(3PC)协议是一种分布式一致性算法,旨在确保系统中的所有节点即使在发生部分故障的情况下也能就提交或中止事务达成一致。它通过增加第三个阶段来扩展两阶段提交(2PC)协议,以减少协调者故障时无限期阻塞的风险。这三个阶段是 CanCommitPreCommitDoCommit。在 CanCommit 阶段,协调者询问参与者是否可以提交;如果所有参与者都同意,则协调者继续进行。在 PreCommit 阶段,协调者指示参与者准备提交,然后参与者确认。最后,在 DoCommit 阶段,协调者确认提交,参与者最终执行提交。这种结构允许系统在协调者故障后恢复,而不会使参与者陷入不确定状态。

每个阶段都有特定的目的。在 CanCommit 阶段,协调者检查所有参与者是否准备好提交。例如,在分布式数据库更新中,每个节点验证资源可用性并锁定数据。如果任何节点投票“否”,事务会立即中止。如果所有节点都投票“是”,协调者会进入 PreCommit 阶段,参与者在此阶段持久化足够的信息以进行提交或回滚。此步骤确保即使发生故障,系统也能恢复。在 DoCommit 阶段,协调者发送最终的提交命令,参与者应用更改。如果在 PreCommit 后协调者发生故障,参与者可以在超时后自主决定提交,因为他们知道所有节点之前都已同意。这避免了 2PC 中的“阻塞”问题,即参与者无限期地等待发生故障的协调者。

虽然 3PC 提高了容错能力,但它引入了复杂性和延迟。例如,使用 3PC 的系统必须处理额外的网络往返和管理每个阶段的超时。它常用于需要高一致性的场景,例如协调跨多家银行转账的金融系统。然而,由于 3PC 的开销和仍存在的漏洞(例如网络分区),现代系统经常选择 Paxos 或 Raft 等替代方案。尽管存在这些权衡,3PC 仍然是一个基础示例,展示了如何通过增加阶段来增强分布式事务的容错能力。

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