两阶段提交协议的异常处理

两阶段提交的协议大家都比較熟悉了，解释一下每一个阶段的异常处理。首先。我们须要持久化协议过程中的状态。这样假设server宕机，那么恢复的时候还能通过日志知道宕机前处于那个阶段。同一时候，全部对数据的改动都会先写write ahead log，保证宕机重新启动的之后数据也不会丢失。写日志的顺序假定为:写write ahead log-改动缓冲区-写commit/abort log。

在这个前提下，我们依据例如以下的时序图来讨论异常情况和处理方法。

两阶段提交协议时序

1. 过程a没有成功，即协调者没有收到部分參与者的回应。超时后。协调者发送abort消息给參与者取消事务。

   參与者存在两种情况：

   • 过程1失败，网络问题导致參与者没有收到vote request消息或者此时參与者宕机。

     參与者重新启动恢复后无需做不论什么事。

   • 过程2失败。參与者收到了vote request。网络问题协调者没有收到回复或此时參与者宕机。

     參与者宕机恢复或等待超时后广播DECISION_REQUEST消息向其它參与者询问是否收到commit/abort消息。

2. 过程b没有成功。即协调者发送commit消息之后没有收到部分參与者的回应。协调者须要重试，确认參与者的提交完成消息。假设多次尝试不能联系上。则等待參与者上线之后解决。

   參与者存在两种情况：

   • 过程3失败，网络问题导致參与者没有收到commit消息或此时參与者宕机。

     參与者上线发如今本地日志中发现尚未提交成功。由于到达这里。能够肯定本地已做好提交准备，可是不知道协调者是决定提交，所以向协调者询问。按协调者的回复来进行提交或回滚。假设无法联系上协调者，则向其它參与者询问事务状态，假设有某一个节点已经做了提交或异常终止(说明协调者已发送了相关消息)。则做相同的操作。

   • 过程4失败，參与者完毕了commit/rollback。可是网络问题协调者没有收到回应或者此时參与者宕机。參与者在本地日志中发现已完毕本地提交。所以可能由于网络故障导致提交完毕消息没有到达协调者。

     所以直接忽略。

     这时可能协调者在等待该參与者的提交完毕回应消息。所以參与者主动联系协调者告知事务状态。

3. 过程c没有成功，即參与者发送vote回应消息之后没有等到协调者的commit/rollback消息。这个过程參与者的异常处理已经讨论过了。这里讨论协调者的异常处理。

   存在两种情况：

   • 过程2失败。网络问题导致协调者没有收到回复或此时协调者宕机。协调者恢复重新启动后，发现并未做提交操作，保险操作(由于不知道它是否发送过准备消息。或其它參与者是否做好提交准备)，直接发送abort消息给全部參与者，终止事务
   • 过程3失败。网络问题导致參与者没有收到commit/rollback消息或者此时协调者宕机。协调者恢复重新启动后，不能保证全部參与者都已收到了提交消息，所以给全部的參与者发送commit消息，保证事务的正常提交。

算法的伪代码能够參考例如以下代码。摘自《Distributed Systems: Principles and Paradigms》。

Actions of Coordinator

write("START_2PC tolocal log");
multicast("VOTE_REQUESTto all participants");
while(not all votes have been collected)
{
  waitfor("any incoming vote");
  if(timeout)
  {
    write("GLOBAL_ABORT to local host");
    multicast("GLOBAL_ABORT to all participants");
    exit();
  }
  record(vote);
}
if(all participants send VOTE_COMMIT and coordinatorvotes COMMIT)
{
  write("GLOBAL_COMMIT to local log");
  multicast("GLOBAL_COMMIT to all participants");
}
else
{
  write("GLOBAL_ABORT to local log");
  multicast("GLOBAL_ABORT to all participants");
}

**Actions of Participants**

write("INIT to locallog");
waitfor("VOTE_REQUESTfrom coordinator");
if(timeout)
{
  write("VOTE_ABORT to local log");
  exit();
}
if("participantvotes COMMIT")
{
  write("VOTE_COMMIT to local log");
  send("VOTE_COMMIT to coordinator");
  waitfor("DESCISION from coordinator");
  if(timeout)
  {
    multicast("DECISION_REQUEST to other participants");
    waituntil("DECISION is received"); /// remain blocked
    write("DECISION to local log");
  }
  if(DECISION == "GLOBAL_COMMIT")
  {
    write("GLOBAL_COMMIT to local log");
  }
  else if(DECISION== "GLOBAL_ABORT")
  {
    write("GLOBAL_ABORT to local log");
  }
}
else
{
    write("GLOBAL_ABORT to local log");
    send("GLOBAL_ABORT to coordinator");
}

參考文献:

[1] 两阶段提交(2PC)协议, http://blog.chinaunix.net/uid-20761674-id-75164.html

原文链接：http://cxh.me/2014/07/07/two-process-commit-exceptions/