2PC

解释

• 2PC 即两阶段提交协议，是将整个事务流程分为两个阶段，准备阶段（Prepare phase）、提交阶段（commit phase），
• 2 是指两个阶段，P 是指准备阶段，C 是指提交阶段。

例子

• 张三和李四好久不见，老友约起聚餐，饭店老板要求先买单，才能出票。
• 这时张三和李四分别抱怨近况不如意，囊中羞涩，都不愿意请客，这时只能AA。
• 只有张三和李四都付款，老板才能出票安排就餐。
• 但由于张三和李四都是铁公鸡，形成了尴尬的一幕：

分析

• 准备阶段：老板要求张三付款，张三付款。老板要求李四付款，李四付款。

• 提交阶段：老板出票，两人拿票纷纷落座就餐。

• 例子中形成了一个事务，若张三或李四其中一人拒绝付款，或钱不够，店老板都不会给出票，并且会把已收款退回。

• 整个事务过程由事务管理器和参与者组成，店老板就是事务管理器，张三、李四就是事务参与者，事务管理器负责决策整个分布式事务的提交和回滚，事务参与者负责自己本地事务的提交和回滚。

回到IT系统中

• 在计算机中部分关系数据库如 Oracle、MySQL 支持两阶段提交协议，如下图：
  

  • 准备阶段（Prepare phase）：
    • 事务管理器给每个参与者发送 Prepare 消息，每个数据库参与者在本地执行事务，并写本地的 Undo/Redo 日志，此时事务没有提交。
    • Undo 日志是记录修改前的数据，用于数据库回滚，Redo 日志是记录修改后的数据，用于提交事务后写入数据文件
  • 提交阶段（commit phase）：
    • 如果事务管理器收到了参与者的执行失败或者超时消息时，直接给每个参与者发送回滚（Rollback）消息；
    • 否则，发送提交（Commit）消息；
    • 参与者根据事务管理器的指令执行提交或者回滚操作，并释放事务处理过程中使用的锁资源。
    • 注意：必须在最后阶段释放锁资源。

XA 方案

• 2PC的传统方案是在数据库层面实现的，如 Oracle、MySQL 都支持 2PC 协议
• 为了统一标准减少行业内不必要的对接成本，需要制定标准化的处理模型及接口标准，国际开放标准组织 Open Group 定义了分布式事务处理模型DTP（Distributed Transaction Processing Reference Model）。
• 以新用户注册送积分为例来说明
  

执行流程

1. 应用程序（AP）持有用户库和积分库两个数据源。
2. 应用程序（AP）通过 TM 通知用户库 RM 新增用户，同时通知积分库RM为该用户新增积分，RM 此时并未提交事务，此时用户和积分资源锁定。
3. TM 收到执行回复，只要有一方失败则分别向其他 RM 发起回滚事务，回滚完毕，资源锁释放。
4. TM 收到执行回复，全部成功，此时向所有 RM 发起提交事务，提交完毕，资源锁释放。

DTP 模型

• DTP 模型定义如下角色

  • AP（Application Program）：即应用程序，可以理解为使用 DTP 分布式事务的程序。
  • RM（Resource Manager）：即资源管理器，可以理解为事务的参与者，一般情况下是指一个数据库实例，通过资源管理器对该数据库进行控制，资源管理器控制着分支事务。
  • TM（Transaction Manager）：事务管理器，负责协调和管理事务，事务管理器控制着全局事务，管理事务生命周期，并协调各个 RM。

• 全局事务是指分布式事务处理环境中，需要操作多个数据库共同完成一个工作，这个工作即是一个全局事务。

• DTP 模型定义TM和RM之间通讯的接口规范叫 XA，简单理解为数据库提供的 2PC 接口协议，基于数据库的 XA 协议来实现 2PC 又称为 XA 方案

交互模式

以上三个角色之间的交互方式如下：

• TM 向 AP 提供 应用程序编程接口
• AP 通过 TM 提交及回滚事务。
• TM 交易中间件通过 XA 接口来通知 RM 数据库事务的开始、结束以及提交、回滚等。

总结

整个 2PC 的事务流程涉及到三个角色 AP、RM、TM。

• AP 指的是使用 2PC 分布式事务的应用程序；
• RM 指的是资源管理器，它控制着分支事务；TM 指的是事务管理器，它控制着整个全局事务。

1. 在准备阶段 RM 执行实际的业务操作，但不提交事务，资源锁定
2. 在提交阶段 TM 会接受 RM 在准备阶段的执行回复，只要有任一个RM执行失败，TM 会通知所有 RM 执行回滚操作，否则，TM 将会通知所有 RM 提交该事务。提交阶段结束资源锁释放。

XA方案的问题：需要本地数据库支持XA协议。 资源锁需要等到两个阶段结束才释放，性能较差。