面试题：分布式系统中2PC如何影响分布式事务性能

Question

在分布式系统里，阐述2PC（两阶段提交）协议的基本流程，并分析它在哪些方面对分布式事务的性能产生影响，举例说明这些影响在实际业务场景中的表现。

Answer 1

2PC协议基本流程

1. 准备阶段（投票阶段）
   • 协调者向所有参与者发送事务执行请求，并等待参与者的响应。
   • 参与者接收到请求后，执行事务操作，但不提交事务，记录undo和redo日志。然后向协调者反馈执行结果，成功返回Yes，失败返回No。
2. 提交阶段（决策阶段）
   • 如果协调者收到所有参与者的Yes响应，那么它向所有参与者发送提交事务的指令。参与者接收到提交指令后，正式提交事务，并释放占用的资源。
   • 如果协调者收到任何一个参与者的No响应，或者在等待响应过程中部分参与者超时未响应，协调者向所有参与者发送回滚事务的指令。参与者接收到回滚指令后，利用undo日志回滚事务，并释放占用的资源。

对分布式事务性能的影响

1. 同步阻塞问题
   • 在整个2PC过程中，从准备阶段开始，参与者就一直持有事务资源并处于阻塞状态，直到收到协调者的最终指令。这期间，其他事务无法访问这些资源，降低了系统的并发性能。例如在一个电商系统中，用户下单时涉及库存扣减和订单生成两个分布式操作。在2PC的准备阶段，库存服务扣减库存后，一直等待协调者指令，在此期间库存资源被锁定，其他用户无法进行库存相关操作，可能导致后续订单请求等待，影响系统整体的订单处理效率。
2. 单点故障问题
   • 协调者是2PC的核心节点，如果协调者在准备阶段之后、提交或回滚指令发出之前发生故障，参与者将一直处于阻塞状态，无法得知最终决策，可能导致资源长时间被占用。比如在一个分布式转账场景中，协调者在接收到两个账户操作（转出和转入）的准备成功响应后，在发出提交指令前崩溃。此时，转出账户已完成资金扣除操作但等待提交确认，转入账户等待资金转入，两个账户操作都处于不确定状态，且由于协调者故障，无法继续推进事务，影响了整个转账业务的正常进行。
3. 网络问题
   • 协调者与参与者之间的网络通信可能出现故障。如果在提交阶段，协调者发出的提交或回滚指令部分参与者未收到，就会出现数据不一致问题。例如在一个跨地区的分布式数据库系统中，由于网络波动，部分地区的数据库节点没有收到协调者的提交指令，而其他地区节点已提交事务。这就导致不同地区的数据状态不一致，影响业务数据的准确性，如在跨地区的订单统计业务中，不同地区统计的订单数据可能出现差异。