本文抄书自《深入理解分布式系统》第5章分布式事务。
什么是分布式事务
传统数据库的事务意义为，有一系列数据库操作，希望这些操作作为一个整体，要么全部成功，要么全部失败，同时不希望操作的中间状态暴露。
事务一般需要遵守ACID
- 原子性（Atomicity）：一个事务包括的所有操作要么全部完成，要么全部不完成。如果中间步骤失败，那么回滚到初始状态。
- 一致性（Consistency）：在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏，即需要满足用户给出的约束条件，例如用户指示
A+B=100，那么数据库需要保证这一点。 - 隔离性（Isolation）：数据库允许多个事务并发对数据进行读写/修改，隔离性防止多个事务并发执行时，由于交叉执行导致数据出现异常。隔离级别有多种。
- 持久性（Durabilty）：事务结束后，对于数据库修改是永久的，出现故障也不能消失，即事务需要下盘。
对于一致性和持久性，单机和分布式区别不大，但是原子性和隔离性比较困难
- 原子提交：如果分布式系统部分节点失效，也需要回滚能力。
- 并发控制：通常涉及锁和多版本并发控制。
原子提交
分布式事务的原子性通过原子提交协议（ACP）实现，需要满足以下三个特性
- 协定性（Agreement）：所有进程要么一起提交事务，要么一起终止事务，不能存在一个提交一个中止。
- 有效性（Validity）：如果所有进程都决定提交且没有故障，那么整个系统将一起提交事务，一旦一个进程决定终止事务，那么停止提交。
- 终止性（Termination）：分为弱终止条件和强终止条件，弱终止条件不允许故障，如果出现故障则需要阻塞等恢复；强终止条件则允许部分故障，非故障点继续。
两阶段提交
两阶段提交（2PC）的思想是，一阶段先检查所有节点状态是否满足事务正确性，二阶段根据一阶段结果决定是否事务操作。
两阶段提交包括协调者和参与者，其流程如下
第一阶段：准备阶段
- 协调者发送事务请求，并要求预提交。
- 参与者执行事务操作并锁定资源（如加锁，写入临时文件），防止其他事务修改。
- 参与者反馈事务提交状态，回复
YES或NO，超时也是NO。
第二阶段：提交阶段
- 如果全部回复
YES，参与者正式提交事务 - 如果存在
NO，参与者全部回滚事务
三阶段提交
三阶段提交是为了解决两阶段提交中存在的问题，流程如下
第一阶段：询问阶段 并行向所有参与者发送事务，询问是否可以执行提交操作，但不锁定资源。
第二阶段：预提交阶段
- 如果全部回复
YES，协调者发送预提交指令，参与者执行事务操作并持久化日志，但不提交。 - 如果存在
NO，则全部回滚事务。
第三阶段：最终提交 如果所有参与者在预提交阶段都成功，则全局提交并释放资源。 如果存在执行失败，则失败的参与者回滚事务。
优点：减少阻塞 ：参与者在预提交阶段不锁定资源，协调者故障时可通过超时机制自主决策。 更高可用性 ：通过超时机制避免单点故障导致的系统停滞。
缺点 ：复杂度增加 ：相比2PC，协议流程更复杂，实现和维护成本更高。潜在数据不一致 ：极端情况下（如网络分区），超时机制可能导致部分节点提交而其他节点回滚。
总结 ：3PC通过拆分阶段、引入超时机制和减少资源锁定时间，解决了2PC的阻塞问题，但以更高的协议复杂度为代价。其设计体现了一致性与可用性的平衡 ，适用于对容错能力要求较高的场景。