面试题：分布式系统中2PC同步阻塞问题的具体表现是什么

Question

请详细阐述在分布式系统两阶段提交（2PC）协议里，同步阻塞问题在各个参与节点上是如何体现的，会对系统性能和可用性产生哪些影响？

Answer 1

同步阻塞问题在各参与节点的体现

1. 协调者节点：
   • 在第一阶段（准备阶段），协调者向所有参与者发送Prepare请求后，会等待所有参与者的响应。在这个等待过程中，协调者处于阻塞状态，无法处理其他事务相关操作，直到收到所有参与者的回复。
   • 在第二阶段（提交/回滚阶段），如果所有参与者都返回Yes响应，协调者发送Commit请求后，依然要等待所有参与者完成实际的提交操作并返回确认信息；若有参与者返回No响应或超时未响应，协调者发送Rollback请求后，同样要等待所有参与者完成回滚操作并返回确认。在等待这些确认信息期间，协调者一直处于阻塞状态。
2. 参与者节点：
   • 在第一阶段，参与者收到Prepare请求后，会执行事务操作，但在向协调者返回响应之前，会锁定资源（如数据库中的行锁、表锁等）。在等待协调者发送Commit或Rollback指令期间，参与者持有的这些资源被锁定，其他事务无法访问这些资源，同时参与者自身也不能进行其他与该事务无关的操作，处于阻塞状态。
   • 在第二阶段，参与者收到Commit或Rollback指令后，执行相应的提交或回滚操作，在操作完成并向协调者返回确认信息之前，依然处于阻塞状态。

对系统性能和可用性的影响

1. 性能影响：
   • 响应时间变长：由于各节点存在同步阻塞，在等待其他节点响应或执行操作的过程中，整个事务处理的时间会显著增加。例如，在一个涉及多个参与者的分布式事务中，如果某个参与者处理速度较慢，其他参与者和协调者都需要等待它，导致整个事务的响应时间被拉长，降低了系统的实时性。
   • 吞吐量降低：因为节点在阻塞期间无法处理其他事务，系统整体的事务处理能力下降。假设系统原本每秒可以处理100个事务，由于同步阻塞问题，每秒可能只能处理50个事务，严重影响了系统的吞吐量。
2. 可用性影响：
   • 单点故障风险增加：协调者在等待参与者响应过程中，如果协调者发生故障，所有参与者将一直处于阻塞状态，无法得知下一步操作（提交或回滚），导致整个分布式事务无法继续进行，严重影响系统可用性。即使后续协调者恢复，由于之前的阻塞状态，可能需要复杂的恢复机制来处理未完成的事务。
   • 部分节点故障影响全局：如果某个参与者在阻塞期间发生故障，协调者无法及时获取其响应，可能导致整个事务无法按预期提交或回滚。例如，在一个电商订单的分布式事务中，涉及库存、支付等多个参与者，若库存参与者在阻塞期间故障，支付参与者和协调者将一直等待，导致订单相关的事务无法完成，影响了系统对用户的服务可用性。