解析两阶段提交与三阶段提交的核心差异及MySQL实现方案

引言

在分布式系统的事务处理中，如何保障跨节点数据操作的一致性始终是核心挑战。经典的两阶段提交协议（2PC）通过准备阶段与提交阶段的协调机制，以同步决策模式确保事务原子性。其改进版本三阶段提交协议（3PC）通过增加预提交阶段和超时机制，旨在解决2PC的阻塞风险。值得注意的是，MySQL数据库的Binlog与InnoDB引擎通过内部两阶段提交机制，实现了事务日志与存储引擎状态的一致性保障。

两阶段提交

第一阶段：准备阶段，第二阶段：提交阶段。将提议的节点称为协调者（coordinator），其他参与决议节点称为参与者。

第一阶段：协调者发起一个提议，分别问询各参与者是否接受，参与者如果认为自己可以提交事务，它们将执行所有必要的操作但不提交（记录redo log，undo log），正常执行返回Yes，否则返回No。

第二阶段：协调者根据参与者的反馈，提交或回滚事务，如果参与者全部同意则提交，只要有一个参与者不同意就回滚。

MySQL的两阶段提交

当在 InnoDB 中执行事务，并且启用了 Binlog 时，提交事务时会触发两阶段提交过程。

1. 当有数据需要更新的时候，InnoDB 引擎就会先把记录写到redo log buffer以及binlog cache（线程独有的），并更新内存（chang buffer），这个时候更新就算完成了。

1. 1. 如果是唯一索引更新操作会写入到redo log，普通索引的更新操作会先写入到change buffer，在合适的时机merge到redo log。

1. 事务提交时写入 redo log 并变成 prepare 状态。（一阶段）
2. 再把 binlog cache 写到 binlog 文件中，最后 redo log 变成 commit 状态。（二阶段）

三阶段提交

三阶段提交，是二阶段提交（2PC）的改进版本。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。

第一阶段CanCommit：事务协调者向所有参与者发送询问消息（CanCommit），询问它们是否能够提交事务。

第二阶段PreCommit：协调者根据参与者的反应情况来决定是否可以进行事务的PreCommit操作。

1. 参与者如果认为自己可以提交事务，它们将执行所有必要的操作但不提交（记录redo log，undo log），并锁定资源，然后向协调者发送准备提交（PreCommit）的响应。
2. 协调者等待来自所有参与者的响应。如果收到所有参与者的肯定回复，它将进入提交阶段；如果任何一个参与者否定或者等待超时，它将进入中止阶段。

第三阶段DoCommit：

1. 如果进入提交阶段，协调者向所有参与者发送提交消息（doCommit），指示它们正式提交事务。
2. 如果进入中止阶段，协调者向所有参与者发送中止消息（abort），指示它们回滚事务。

两阶段提交和三阶段提交区别？

阻塞性问题

两阶段提交会存在阻塞性问题，如果参与者都已经执行一阶段，但协调者崩溃的话，参与者会进入等待状态，直到协调者恢复并做出决定。

三阶段提交利用超时机制解决阻塞性问题，参与者在预提交阶段后等待协调者的最终提交请求时，如果超过超时时间可以选择回滚事务。

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