解释两阶段提交协议（2PC）的基本原理

题目

解释两阶段提交协议（2PC）的基本原理

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

分布式事务概念,两阶段提交协议,协调者角色

快速回答

两阶段提交协议（2PC）是分布式事务的核心解决方案，通过两个阶段确保多个服务的数据一致性：

1. 准备阶段：协调者询问所有参与者是否能提交事务，参与者锁定资源并回复准备就绪（Yes）或失败（No）
2. 提交阶段：若所有参与者回复Yes，协调者发送提交指令；若任一参与者回复No，则发送回滚指令

关键角色：

• 协调者：事务决策中心
• 参与者：执行具体事务的服务/数据库

解析

1. 原理说明

2PC通过强一致性保证跨服务事务的原子性：

（图示：协调者与参与者的交互流程）

• 阶段一：准备（Prepare）
  • 协调者向所有参与者发送PREPARE请求
  • 参与者执行事务操作（不提交），锁定资源，写入undo/redo日志
  • 返回YES（就绪）或NO（失败）
• 阶段二：提交/回滚（Commit/Rollback）
  • 若所有参与者返回YES：协调者发送COMMIT，参与者提交事务并释放锁
  • 若任一参与者返回NO：协调者发送ROLLBACK，参与者回滚事务

2. 代码示例（伪代码）

// 协调者逻辑
function executeTransaction() {
  // 阶段1：准备
  List<Response> responses = participants.map(p -> p.prepare());

  // 阶段2：决策
  if (responses.allMatch(res -> res == YES)) {
    participants.forEach(p -> p.commit());  // 全部提交
  } else {
    participants.forEach(p -> p.rollback()); // 任一失败则回滚
  }
}

// 参与者逻辑（例如订单服务）
function prepare() {
  try {
    lockOrderTable();      // 锁定资源
    writeTransactionLog(); // 写日志
    return YES;            // 确认就绪
  } catch (Exception e) {
    return NO;             // 执行失败
  }
}

3. 最佳实践

• 超时机制：参与者等待协调者指令超时时，主动查询状态避免永久阻塞
• 日志持久化：协调者和参与者必须记录操作日志，故障恢复后继续流程
• 补偿事务：结合Saga模式处理长事务，减少资源锁定时间

4. 常见错误

• 单点故障：协调者宕机导致参与者永久阻塞 → 解决方案：引入协调者集群
• 数据不一致：网络分区时部分参与者提交、部分回滚 → 解决方案：人工干预或最终一致性补偿
• 性能瓶颈：同步阻塞降低系统吞吐量 → 解决方案：改用TCC或消息队列方案

5. 扩展知识

💡 面试进阶提示：实际开发中更常用最终一致性方案（如Seata框架），但理解2PC是学习分布式事务的基础。