三阶段提交

两阶段提交被称为阻塞（blocking）原子提交协议，因为存在 2PC 可能卡住并等待协调者恢复的情况。理论上，可以使一个原子提交协议变为非阻塞（nonblocking）的，以便在节点失败时不会卡住。但是让这个协议能在实践中工作并没有那么简单。作为 2PC 的替代方案，已经提出了一种称为三阶段提交（3PC）的算法。然而，3PC 假定网络延迟有界，节点响应时间有限；在大多数具有无限网络延迟和进程暂停的实际系统中，它并不能保证原子性。

通常，非阻塞原子提交需要一个完美的故障检测器（perfect failure detector），即一个可靠的机制来判断一个节点是否已经崩溃。在具有无限延迟的网络中，超时并不是一种可靠的故障检测机制，因为即使没有节点崩溃，请求也可能由于网络问题而超时。出于这个原因，2PC 仍然被使用，尽管大家都清楚可能存在协调者故障的问题。

三阶段提交(Three-phase commit)，也叫三阶段提交协议(Three-phase commit protocol)，是二阶段提交(2PC)的改进版本。

三阶段提交协议，是二阶段提交协议的改进版本，与二阶段提交不同的是，引入超时机制。同时在协调者和参与者中都引入超时机制。

三阶段提交将二阶段的准备阶段拆分为 2 个阶段，插入了一个 preCommit 阶段，使得原先在二阶段提交中，参与者在准备之后，由于协调者发生崩溃或错误，而导致参与者处于无法知晓是否提交或者中止的“不确定状态”所产生的可能相当长的延时的问题得以解决。

与两阶段提交不同的是，三阶段提交有两个改动点。

1、引入超时机制。同时在协调者和参与者中都引入超时机制。 2、在第一阶段和第二阶段中插入一个准备阶段。保证了在最后提交阶段之前各参与节点的状态是一致的。

也就是说，除了引入超时机制之外，3PC 把 2PC 的准备阶段再次一分为二，这样三阶段提交就有CanCommit、PreCommit、DoCommit三个阶段。

CanCommit 阶段

3PC 的 CanCommit 阶段其实和 2PC 的准备阶段很像。协调者向参与者发送 commit 请求，参与者如果可以提交就返回 Yes 响应，否则返回 No 响应。

1.事务询问 协调者向参与者发送 CanCommit 请求。询问是否可以执行事务提交操作。然后开始等待参与者的响应。

2.响应反馈 参与者接到 CanCommit 请求之后，正常情况下，如果其自身认为可以顺利执行事务，则返回 Yes 响应，并进入预备状态。否则反馈 No

PreCommit 阶段

协调者根据参与者的反应情况来决定是否可以记性事务的 PreCommit 操作。根据响应情况，有以下两种可能。

假如协调者从所有的参与者获得的反馈都是 Yes 响应，那么就会执行事务的预执行。

1.发送预提交请求 协调者向参与者发送 PreCommit 请求，并进入 Prepared 阶段。

2.事务预提交 参与者接收到 PreCommit 请求后，会执行事务操作，并将 undo 和 redo 信息记录到事务日志中。

3.响应反馈 如果参与者成功的执行了事务操作，则返回 ACK 响应，同时开始等待最终指令。

假如有任何一个参与者向协调者发送了 No 响应，或者等待超时之后，协调者都没有接到参与者的响应，那么就执行事务的中断。

1.发送中断请求 协调者向所有参与者发送 abort 请求。

2.中断事务 参与者收到来自协调者的 abort 请求之后(或超时之后，仍未收到协调者的请求)，执行事务的中断。

doCommit 阶段

该阶段进行真正的事务提交，也可以分为以下两种情况。

执行提交

1.发送提交请求 协调接收到参与者发送的 ACK 响应，那么他将从预提交状态进入到提交状态。并向所有参与者发送 doCommit 请求。

2.事务提交 参与者接收到 doCommit 请求之后，执行正式的事务提交。并在完成事务提交之后释放所有事务资源。

3.响应反馈 事务提交完之后，向协调者发送 Ack 响应。

4.完成事务 协调者接收到所有参与者的 ack 响应之后，完成事务。

中断事务 协调者没有接收到参与者发送的 ACK 响应(可能是接受者发送的不是 ACK 响应，也可能响应超时)，那么就会执行中断事务。

1.发送中断请求 协调者向所有参与者发送 abort 请求

2.事务回滚 参与者接收到 abort 请求之后，利用其在阶段二记录的 undo 信息来执行事务的回滚操作，并在完成回滚之后释放所有的事务资源。

3.反馈结果 参与者完成事务回滚之后，向协调者发送 ACK 消息

4.中断事务 协调者接收到参与者反馈的 ACK 消息之后，执行事务的中断。

在doCommit阶段，如果参与者无法及时接收到来自协调者的doCommit或者rebort请求时，会在等待超时之后，会继续进行事务的提交。(其实这个应该是基于概率来决定的，当进入第三阶段时，说明参与者在第二阶段已经收到了PreCommit请求，那么协调者产生PreCommit请求的前提条件是他在第二阶段开始之前，收到所有参与者的CanCommit响应都是Yes。(一旦参与者收到了PreCommit，意味他知道大家其实都同意修改了)所以，一句话概括就是，当进入第三阶段时，由于网络超时等原因，虽然参与者没有收到commit或者abort响应，但是他有理由相信：成功提交的几率很大。)

2PC 与 3PC 的区别

优点：相比二阶段提交，三阶段提交降低了阻塞范围，在等待超时后协调者或参与者会中断事务。避免了协调者单点问题，阶段 3 中协调者出现问题时，参与者会继续提交事务。

缺点：数据不一致问题依然存在，当在参与者收到 preCommit 请求后等待 do commite 指令时，此时如果协调者请求中断事务，而协调者无法与参与者正常通信，会导致参与者继续提交事务，造成数据不一致。

相对于 2PC，3PC 主要解决的单点故障问题，并减少阻塞，因为一旦参与者无法及时收到来自协调者的信息之后，他会默认执行 commit。而不会一直持有事务资源并处于阻塞状态。但是这种机制也会导致数据一致性问题，因为，由于网络原因，协调者发送的 abort 响应没有及时被参与者接收到，那么参与者在等待超时之后执行了 commit 操作。这样就和其他接到 abort 命令并执行回滚的参与者之间存在数据不一致的情况。

了解了 2PC 和 3PC 之后，我们可以发现，无论是二阶段提交还是三阶段提交都无法彻底解决分布式的一致性问题。Google Chubby 的作者 Mike Burrows 说过，there is only one consensus protocol, and that’s Paxos” – all other approaches are just broken versions of Paxos. 意即世上只有一种一致性算法，那就是 Paxos，所有其他一致性算法都是 Paxos 算法的不完整版。后面的文章会介绍这个公认为难于理解但是行之有效的 Paxos 算法。