面试题：Python多线程操作MySQL数据库的分布式事务处理

1. 分布式事务协议选择 - 两阶段提交（2PC）

两阶段提交是一种常用的分布式事务协议，分为准备阶段（投票阶段）和提交阶段。

2. Python代码实现

事务发起

import threading
import mysql.connector

# 模拟多个数据库连接
db1 = mysql.connector.connect(user='user', password='password', host='127.0.0.1', database='db1')
db2 = mysql.connector.connect(user='user', password='password', host='127.0.0.1', database='db2')

def execute_transaction():
    # 事务发起，开始准备阶段
    prepare_result = []
    threads = []

    def prepare_db1():
        cursor = db1.cursor()
        try:
            cursor.execute('START TRANSACTION')
            cursor.execute('UPDATE table1 SET column1 = "value1" WHERE condition')
            prepare_result.append(True)
        except Exception as e:
            prepare_result.append(False)
        finally:
            cursor.close()

    def prepare_db2():
        cursor = db2.cursor()
        try:
            cursor.execute('START TRANSACTION')
            cursor.execute('UPDATE table2 SET column2 = "value2" WHERE condition')
            prepare_result.append(True)
        except Exception as e:
            prepare_result.append(False)
        finally:
            cursor.close()

    t1 = threading.Thread(target=prepare_db1)
    t2 = threading.Thread(target=prepare_db2)
    threads.append(t1)
    threads.append(t2)

    for t in threads:
        t.start()

    for t in threads:
        t.join()

    if all(prepare_result):
        # 提交阶段
        for t in threads:
            t = threading.Thread(target=commit_db1) if t == t1 else threading.Thread(target=commit_db2)
            t.start()
    else:
        # 回滚阶段
        for t in threads:
            t = threading.Thread(target=rollback_db1) if t == t1 else threading.Thread(target=rollback_db2)
            t.start()


def commit_db1():
    cursor = db1.cursor()
    try:
        cursor.execute('COMMIT')
    except Exception as e:
        print(f"Commit error in db1: {e}")
    finally:
        cursor.close()


def commit_db2():
    cursor = db2.cursor()
    try:
        cursor.execute('COMMIT')
    except Exception as e:
        print(f"Commit error in db2: {e}")
    finally:
        cursor.close()


def rollback_db1():
    cursor = db1.cursor()
    try:
        cursor.execute('ROLLBACK')
    except Exception as e:
        print(f"Rollback error in db1: {e}")
    finally:
        cursor.close()


def rollback_db2():
    cursor = db2.cursor()
    try:
        cursor.execute('ROLLBACK')
    except Exception as e:
        print(f"Rollback error in db2: {e}")
    finally:
        cursor.close()


if __name__ == '__main__':
    execute_transaction()
    db1.close()
    db2.close()

事务协调

在上述代码中，execute_transaction 函数负责协调事务。它先开启多线程分别对不同数据库进行准备操作，收集准备结果。根据准备结果决定是进入提交阶段还是回滚阶段。

提交/回滚操作

提交操作：如果所有数据库准备成功，开启多线程分别对每个数据库执行 COMMIT 操作。
回滚操作：如果有任何一个数据库准备失败，开启多线程分别对每个数据库执行 ROLLBACK 操作。

3. 方案可能存在的问题及解决方案

单点故障

问题：协调者（这里代码中的 execute_transaction 函数类似协调者角色）如果在准备阶段之后、提交或回滚之前崩溃，可能导致部分参与者处于不确定状态。
解决方案：引入冗余协调者，使用选举算法（如 Paxos、Raft）来保证在主协调者故障时，备用协调者可以接替工作。

网络分区

问题：网络分区可能导致协调者与参与者之间通信中断，部分参与者无法收到提交或回滚指令。
解决方案：设置超时机制，参与者在等待协调者指令超时时，可以根据自身状态进行处理（例如，若处于准备状态且超时，回滚事务）。同时，协调者在故障恢复或网络恢复后，重新发送指令给未响应的参与者。

性能问题

问题：两阶段提交涉及多次网络交互，性能开销较大。
解决方案：可以考虑优化网络配置，减少网络延迟。在应用层面，尽量减少分布式事务的使用，能在单个数据库内完成的事务优先在单个数据库内处理。对于性能要求极高的场景，可以探索更轻量级的分布式事务方案，如TCC（Try - Confirm - Cancel）模式。

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面试题：Python多线程操作MySQL数据库的分布式事务处理

知识考点

面试题答案

1. 分布式事务协议选择 - 两阶段提交（2PC）

2. Python代码实现

事务发起

事务协调

提交/回滚操作

3. 方案可能存在的问题及解决方案

单点故障

网络分区

性能问题