一致性协议之二阶段提交和三阶段提交
一、二阶段提交协议
2PC，是Two-Phase Commit的缩写，即二阶段提交，是计算机网络尤其是在数据库领域内，为了使基于分布式系统架构下的所有节点在进行事务处理过程中能够保持原子性和而设计的一种算法。通常，二阶段提交协议也被认为是一种一致性协议，用来保证分布式数据的一致性。目前，绝大部分的关系型数据库都是采用二阶段提交协议来完成分布式事务处理的，利用该协议能够非常方便地完成所有分布式事务参与者的协调，统一决定事务的提交或者回滚，从而能够有效地保证分布式数据一致性，因此二阶段提交协议被广泛地应用在许多分布式系统中。
一、协议说明：
顾名思义，二阶段提交协议是将事务的提交过程分成了两个阶段来进行处理的，其执行流程入如下。
阶段一：提交事务请求
1,.事务询问。
协调者向所有的参与者发送事务内容，询问是否可以执行事务提交的操作，并开始等待各个参与者的响应。
2.执行事务。
各个参与者结点执行事务操作，并将undo和Redo信息记入事务日志中。
3.各参与者向协调者反馈事务询的响应。
如果参与者成功执行了事务操作，那么久反馈给协调者yes响应，表示事务可以执行；如果参与者没有成功执行，那么久反馈给协调者No响应，表示事务不可以被执行。
由于上面讲述的内容在形式上近似是协调者组织各个参与者对一次事务操作的投票表态过程，因此二阶段提交协议的阶段一也被称为“投票阶段”，即各个参与者投票表明是否要 继续执行接下去的事务提交操作。
阶段二：执行事务提交
在阶段二中，协调者会根据各个参与者的反馈情况来决定最终是否可以进行事务提交操作，正常情况下，包含以下两种可能。
第一种可能，执行事务提交：假如协调者从所有的参与者获得的反馈都是yes响应，那么就会执行事务提交。
1.发送提交请求。
协调者向所有参与者结点发出Commit请求
2.事务提交
参与者接受到Commit请求后，会正式执行事务提交操作，并在完成提交之后释放整个事务执行期间占用的事务资源。
3,.反馈事务提交结果
参与者在完成事务提交之后，向协调者发送Ack消息。
4.完成事务
协调者接收到所有参与者反馈的Ack信息后，完成事务。
图一 二阶段提交“事务提交”示意图
第二种可能，中断事务：假如任何一个参与者向协调者反馈了No响应，或者在等待超时后，协调者尚无法接收到所有参与者的反馈响应，那么就会中断事务。
1.发送回滚请求。
协调者向所有参与结点发出RollBack请求。
2.事务回滚。
参与者接受到RollBack请求后，会利用其在阶段一种记录的Undo信息来执行事务回滚操作，并在完成回滚之后释放在整个事务执行期间占用的资源。
3.反馈事务回滚结果
参与者在完成事务回滚之后，向协调者发送Ack消息。
4,中断事务
协调者接收到所有参与者反馈的Ack消息后，完成事务中断。
图二 二阶段提交“事务中断”示意图
以上就是二阶段的提交过程，前后两个阶段分别进行的处理逻辑。简单的将讲，二阶段比较将一个事务的处理过程分为了投票和执行两个阶段，器核心是对每个事务都采用先尝 试后比较的处理方式，因此也可以将二阶与单提交看做一个强一致性算法。
二、优缺点
二阶段提交协议的优点：原理简单，实现方便。
二阶段提交协议的缺点：同步阻塞、单点问题、脑裂、太过保守。
同步阻塞：二阶段提交协议存在的最明显也是最大的一个问题就是同步阻塞，这会极大地限制分布式系统的性能。在二阶段提交的执行过程中，所有擦怒该事务操作的逻辑都处于阻塞状态，也就是说，各个参与者在等待其他参与者响应的过程中，将无法进行其他任何操作。
单点问题：可以看出，协调者在二阶段提交协议中起到了非常重要的作用。一旦协调真发生了问题，整个二阶段提交过程将无法运转，更为严重的是，如果协调者是在阶段二中出现问题的话，那么其他参与者将会一直处于锁定事务资源的状态中，而无法继续完成事务操作。
数据不一致：在二阶段提交协议的阶段二，即执行事务提交的时候，当协调者向所有参与者发送commit请求之后，发生了局部网络异常或者是协调者在尚未发送完commit请求之前自身发生了崩溃，导致最终只有部分参与者受到了Commit请求。于是这部分收到了Commit请求的参与者就会进行事务的提交，而其他没有收到Commit请求的参与者则无法进行事务提交，于是整个分布式系统便出现了数据不一致现象。
太过保守：如果协调者只是参与者进行事务提交询问的过程中，参与者出现故障而导致协调者始终无法获取到所有参与者的响应信息的话，这时协调者只能依靠其自身的超时机制来判断是否需要中断事务，这样的策略显得比较保守。换句话说，二阶段提交协议没有涉及较为完善的容错机制，任何一个结点的失败都会导致整个事务的失败。
二、三阶段提交协议
在上文中，我们讲解了二阶段提交协议的设计和实现原理，并明确指出了其在实际运行过程中可能存在的诸同步阻塞、协调者的单点问题、脑裂和太过保守的绒容错机制等缺陷，因此研究者在二阶段提交协议的基础上，提出了三阶段提交协议。
一、协议说明
3PC，是Three-Phase Commit的缩写，即三阶段提交，是2PC的改进版，其将二阶段提交协议的“提交事务请求”过程一分为二，形成了CanCommit、PreCommit和doCommit三个阶段组成的事务处理协议，其协议涉及如图三所示。
图三 三阶段提交协议流程图
阶段一：CanCommit
1.事务询问
协调者向所有的参与者发送一个包含事务内容的canCommit请求，询问是否可以执行事务提交操作，并开始等待参与者的响应。
2.各参与者向协调者反馈事务询问的响应
参与者在接收到来自协调者的canCommit请求后，正常情况下，如果其吱声认为可以顺利执行事务，那么会反馈yes响应，并进入预备状态，否则反馈No响应。
阶段二：preCommit
在阶段二中，协调者会根据各个参与者的反馈情况来决定是否可以进行事务的preCommit操作，正常情况下，包含两种可能。
执行事务预提交
假如协调者从所有的参与者获得的反馈都是Yes响应，那么就会执行事务预提交
1.发送预提交请求
协调者向所有参与者结点发出preCommit的请求，并进入Prepared阶段
2.事务预提交
参与者接受到preCommit请求后，会执行事务操作，并将Undo和Redo信息九路到事务日志中。
3各参与者向协调会怎反馈事务执行的响应
如果参与者陈宫执行了事务操作，那么就会反馈给协调者Ack响应，同时等待最终的指令：提交（commit）或终止（abort）.
中断事务
假如任何一个参与者向协调者反馈了No响应，或者在等待超时后，协调者尚无法接收到所有参与者的反馈响应，那么就会终端事务。
1.发送中断请求
协调者向所有参与者结点发出abort请求。
2.中断事务
无论是收到来自协调者的abort请求，或者是在等待协调者请求过程中出现超时，参与者都会中断事务。
阶段三：doCommit
该阶段将进行真正的事务提交，会存在以下两种可能的情况。
执行提交：
1.发送提交请求
进入这一阶段，结社协调者处于正常的工作状态，并且他接受到了来自所有参与者的Ack响应，那么它将从“预提交”状态转换到“提交”状态，并向所有的参与者发送doCommit请求。
2.事务提交
参与者接受到doCommit请求后，会正式执行事务提交操作，并在完成提交之后释放在整个事务执行期间占用的事务资源。
3.反馈事务提交结果
参与者在完成事务提交后，向协调者发送Ack消息。
4.完成事务
协调者接受到所有参与者反馈的Ack消息后，完成事务。
中断提交
进入这一阶段，假设协调真处于正常工作状态，并且有任意一个参与者向协调者反馈了No响应，或者在等待超时后，协调者尚无法接受到所有参与者的反馈响应，那么就会中断事务。
1.发送中断请求
协调者向所有参与者结点发送abort请求
2.事务回滚
参与者接收到abort请求后，会利用其在阶段二中记录的Undo信息来执行事务回滚操作，并在完成回滚后释放整个事务执行期间占用的资源。
3.反馈事务回滚结果
参与者在完成事务回滚会后，向协调者发送Ack消息。
4.中断事务
协调者接收到所有参与者反馈的Ack消息后，中断事务。
需要注意的是，一旦进入阶段三，有可能出现以下两种故障。
(1)协调者出现问题
(2)协调者和所有参与者之间的网络出现故障。
无论出现那种情况，最终都会到时参与者无法及时接受到来自协调者的doCommit或是abort命令，针对这种异常情况，参与者都会在等待超时后继续进行执行事务提交。
二、优缺点
三阶段提交协议的优点：三阶段提交协议在去阻塞的同时也引入了新的问题，那就是在参与者接受到preCommit消息后，如果网络出现了分区，此时协调者所在的节点和参与者无法进行正常的网通信，在这种情况下，该参与者仍然会进行事务的提交，者必然出现数据的不一致。
