[程序员] 关于 2PC/3PC

关于 2PC 和 3PC

本质上这是一个分布式环境下关于原子性的协议。也就是 N 个参与者对同一事务：要么都成功要么都失败。

理解它的关键是以“投票”模型来思考，这里的“票”仅仅是：参与者表示自己是否可以完成本次事务。2PC 的两个阶段：

1. 投票阶段： 协调者向所有参与者分发投票请求。 参与者各自将投票结果上报给协调者（等同于告知协调者：自己（可以/不可以）完成本次事务）

2. 广播并执行投票意志阶段：协调者拿到所有参与者的投票后，开始向所有参与者广播投票结果，参与者根据投票结果来执行 commit or abort 。

问题的关键是：在投票阶段，有参与者的投票丢了怎么办？即：协调者还未收到所有参与者的投票就挂了，期间参与者也挂了。协调者恢复正常（或者重新选举）后，它还是得死等：挂掉的参与者重新恢复正常，再次问询它的投票是 yes or no ？得到回复后协调者才可以决定继续向前(commit)或者后退(abort)。它不能贸然进入第二阶段，告诉其他参与者投票结果是：abort or commit ，因为挂掉的参与者可能已经发出了 yes 的投票，也可能发出了 no 的投票，只不过他俩在次期间挂了，票丢在了半路上。

丢票后必须死等参与者恢复，这是 2PC 被称为阻塞协议的原因。

3PC 是通过引入临时状态寄存票选结果+超时，来解决阻塞问题的：

在投票阶段达成一致的 yes 之后，再插入一个阶段： 去中心化投票结果阶段 该阶段协调者向所有参与者分发一阶段的最终投票结果，参与者收到后会将其保存下来，并回复协调者：已保存。 这一阶段使得所有参与者手中都有了一阶段最终投票结果，而不再是仅仅在协调者手中。

所以：

无论在哪个阶段，挂掉的协调者恢复（或重新选举）后，都可以根据之前的投票结果继续做出决策，而不是阻塞：

1. 未收到全体参与者在一阶段的投票结果，于是：等待，但不死等，超时后发起 abort 。
2. 有参与者说 no ，于是：发起 abort 。
3. 投票结果还未广播完成：于是：继续广播投票结果。
4. 投票结果已广播完成：于是：保持沉默。

而挂掉的参与者恢复后会向协调者或者其他参与者询问：这个事务在一阶段投票的最终结果是 yes 还是 no ？ （优先询问协调者，如果协调者挂了，就询问其他参与者。注意：协调者如果超时不能恢复也会被重新选举，所以参与者总是能得到回复）。

回复只有 3 个结果：

1. yes 。于是 commit 事务。该回复如果是来自其他参与者，那原因就是：其他参与者至少有一个已经进入了第二、第三阶段。

2. no 。 该回复如果来自其他参与者，那原因就是：有其他参与者已经收到协调者的 abort 请求。

3. 未知。 原因是：协调者挂了，其他参与者都处于一阶段，（或者也都挂了）。这种情况下安静等待协调者恢复（或者重新选举）后，做出的决策。协调者恢复后，会向所有参与者继续分发一阶段投票结果。

所以 3PC 不在阻塞的关键就是：

引入中间阶段，在完成去中心化投票结果之前，可以放心 abort 。在去中心化投票结果完成之后，才去请求所有参与者执行投票意志，期间发生意外的的选手在恢复后可以问询其他选手投票结果。

另外： 以上像 保存票选结果 这类描述只是为了好理解，不涉及具体实现细节。