面试题：分布式系统中3PC在脑裂恢复阶段的操作细节

Question

假设分布式系统出现脑裂，3PC 进入恢复阶段。详细说明在这个阶段，各个参与节点（协调者和参与者）分别需要执行哪些具体步骤来恢复一致性，以及可能会遇到哪些挑战，如何解决？

Answer 1

协调者恢复步骤

1. 收集状态信息：协调者向所有参与者发送询问消息，要求参与者报告当前事务状态（如PREPARED、COMMITTING、ABORTING等）。
2. 分析状态：根据收集到的参与者状态进行分析。
   • 如果所有参与者都处于PREPARED状态，且协调者自身之前处于PREPARED状态，那么协调者决定执行COMMIT操作。
   • 如果有任何一个参与者处于ABORTING状态，或者协调者自身之前处于ABORTING状态，那么协调者决定执行ABORT操作。
3. 发送决策消息：协调者向所有参与者发送COMMIT或ABORT消息，通知他们最终的事务决策。

参与者恢复步骤

1. 接收询问：参与者接收协调者发送的询问消息，向协调者报告自身的事务状态。
2. 接收决策：参与者接收协调者发送的COMMIT或ABORT决策消息。
3. 执行决策：
   • 如果收到COMMIT消息，参与者执行事务提交操作，并释放所有与该事务相关的资源。
   • 如果收到ABORT消息，参与者执行事务回滚操作，并释放所有与该事务相关的资源。

可能遇到的挑战及解决办法

1. 部分节点失联：在收集状态或发送决策消息过程中，可能有部分参与者节点失联。
   • 解决办法：协调者可以设置重试机制，多次尝试向失联节点发送消息。若达到一定重试次数后仍未成功，协调者可以根据已收到的其他节点状态，按照少数服从多数原则（若适用）或者预先设定的规则进行决策，并记录失联节点信息，后续系统恢复时再处理。
2. 消息不一致：可能由于网络延迟等原因，导致部分参与者收到的决策消息不同步或不一致。
   • 解决办法：引入版本号机制，协调者在每次发送决策消息时增加版本号，参与者接收到消息后，若版本号不一致则丢弃旧版本消息，等待新版本消息。同时，协调者和参与者都记录消息日志，以便在出现问题时进行回溯和校验。
3. 协调者故障：若协调者在恢复阶段出现故障，可能导致决策无法正常传达。
   • 解决办法：可以采用选举机制，当参与者在一定时间内未收到协调者的决策消息，并且检测到协调者故障后，重新选举新的协调者（例如基于Raft算法等选举机制）。新协调者重新执行收集状态、分析状态和发送决策消息的步骤。