一、协议概述

两阶段提交协议（2-phase-commit protocol，2PC）可以保证数据的强一致性，许多分布式关系型数据管理系统采用此协议来完成分布式事务。它是协调所有分布式原子事务参与者，并决定提交或回滚的分布式算法。也是解决一致性问题的一致性算法。为了能够使参与者从故障在恢复，采用日志记录协议的状态，虽然使用日志降低了性能但是节点能从故障中恢复。

在2PC中，系统一般含两类节点：

① 协调者 coordinator，通常一个系统中只有一个

② 参与者 workers，一般含多个，在数据存储系统中可以理解为数据副本的个数

协议中假设：

① 每个节点都记录写前日志并持久性存储，即使节点故障日志也不会丢失

② 节点不会发生永久性故障且任意两个节点间可以相互通信

当事务最后一步完成，协调者执行协议，参与者根据本地事务，能够成功完成回复同意提交事务或者回滚事务。

二、执行过程

两阶段提交由两个阶段组成：

1. 请求阶段（commit-request phase）

在此阶段，协调者通知事务参与者准备提交或回滚事务，然后进入表决过程：在表决过程中，参与者将告知协调者自己的决策：同意（事务参与者本地作业执行成功）或回滚（本地作业执行故障）

2. 提交阶段（commit phase）

在该阶段，协调者基于第一个阶段的结果进行决策：提交或取消。当且仅当所有参与者回复同意，才通知所有事务参与者提交事务，否则协调者将通知事务参与者回滚事务。参与者在接收到协调者发来的消息后执行相应的操作。

三、协议的特点

两阶段提交系统通过阻塞完成协议，在节点等待消息的时候处于阻塞状态，节点中其他进程需等待阻塞进程释放资源才能使用。如果协调器发生了故障，那么事务参与者则会一直等待。以下情况可能会导致节点发生永久阻塞：

（1） 参与者发送同意提交消息给协调者，进程将阻塞直到协调者发消息。若协调者永久故障，参与者将一直等待。此问题可通过备份协调器解决。

（2）若协调器发送“请求提交”给所有参与者，它将被阻塞直到所有参与者回复。若某参与者永久故障，那么协调器也不会一直阻塞。在某一时间内还未收到某参与者消息，它将通知其他参与者回滚事务。

2PL没有容错机制，一个节点故障整个事务都回滚，代价较大。

四、工作过程

通过一个例子说明两阶段提交协议的工作过程：

A是保险公司销售小组组长，负责召开会议，B，C，D是苦逼的保险推销员。公司规定由组长召开小组会议，必须全员到场。A在星期六晚上发送下周一召开会议的通知给B，C，D。如果所有人周一都有时间来开会，那么会议将如期开展；若有任何一个有事不能在现场，则会议取消另定时间。用2PC算法解决过程：

A是协调者，B，C，D是该会议的参与者：

（1）请求阶段：

① A发送邮件给B，C，D，通知周一举行会议，询问是否都能到场。A此时等待B，C，D的回复邮件

② B，C，D分别查看自己的日程按排。B，C发现周一没有约见客户的日程安排，身为苦逼的员工当然得去开会！于是发邮件告诉A，会按时到场。由于某种原因，D白天没有查看邮件。那么此时A，B，C都需要等待。到晚上D发现了A的邮件，查看自己的日程安排，发现周一正好要去见客户，那么D就回复A：我要出外勤，无法参会，会议能不能改天？

（2）提交阶段（commit phase）

① A已经收到所有参与者的邮件，发现D因为公事无法参加周一的会议，于是 A发邮件通知 B，C，D。下周一的会议取消。

② 此时 B，C心里乐开了花，不用开会。至此事务结束。

通过上面的例子可以发现，2PC存在一定问题。如果D一直不回复邮件，那么A,B,C将一直处于等待状态。而且B,C所持有的资源，即周一不可以安排其他活动（见客户，上门推销保险…），一直不能释放。其他等待该资源释放的活动也不得不处于等待状态。

部分引用自：https://www.cnblogs.com/sunddenly/articles/4072882.html