面试题：PostgreSQL分布式事务处理及故障恢复

Question

假设你在一个分布式系统中使用PostgreSQL，需要处理跨多个节点的分布式事务。请详细描述PostgreSQL处理分布式事务的机制，例如两阶段提交（2PC）是如何实现的。同时，阐述在分布式事务执行过程中，如果某个节点发生故障，PostgreSQL是如何进行故障恢复以确保数据一致性的。

Answer 1

PostgreSQL处理分布式事务机制 - 两阶段提交（2PC）实现

1. 准备阶段（Prepare Phase）：
   • 当一个分布式事务发起时，协调者（通常是发起事务的节点）会向所有参与该事务的节点发送PREPARE消息。
   • 每个参与节点接收到PREPARE消息后，会执行事务中与本节点相关的操作，如修改数据等。但此时并不会真正提交事务，而是将事务的状态标记为“准备提交”，并记录相关的日志信息（如预写日志WAL，Write - Ahead Log）。
   • 然后，每个参与节点向协调者发送READY消息，表明本节点已准备好提交事务。
2. 提交阶段（Commit Phase）：
   • 协调者收集到所有参与节点的READY消息后，会决定事务是否可以提交。如果所有节点都准备好（即都发送了READY消息），协调者会向所有参与节点发送COMMIT消息。
   • 每个参与节点接收到COMMIT消息后，会正式提交事务，将之前准备阶段记录的日志持久化，并更新数据状态。
   • 如果有任何一个节点在准备阶段返回失败（未发送READY消息），协调者会向所有参与节点发送ROLLBACK消息，各节点接收到ROLLBACK消息后会回滚事务，撤销准备阶段所做的所有操作。

节点故障时的故障恢复确保数据一致性

1. 协调者故障：
   • 如果协调者在准备阶段故障，其他参与节点会等待协调者恢复。由于参与节点处于“准备提交”状态，它们不会自行决定提交或回滚事务。
   • 协调者恢复后，会从日志中读取事务的状态。如果已收到所有节点的READY消息，协调者会向所有节点发送COMMIT消息；如果有节点未发送READY消息或存在其他异常，协调者会发送ROLLBACK消息。
2. 参与节点故障：
   • 在准备阶段故障：如果一个参与节点在准备阶段故障，协调者不会收到该节点的READY消息。协调者会向其他已准备好的节点发送ROLLBACK消息，确保所有节点回滚事务，从而保证数据一致性。
   • 在提交阶段故障：如果一个参与节点在接收到COMMIT消息后但在实际提交事务前故障，当该节点恢复时，它会从日志中读取事务状态。由于已收到COMMIT消息，它会继续完成事务提交操作，确保与其他已提交节点的数据一致性。同样，如果节点在接收到ROLLBACK消息后故障，恢复时会根据日志完成回滚操作。