面试题：3PC如何在一定程度上降低分布式事务成本并提升系统可用性

Question

详细说明3PC（三阶段提交）相比于2PC，在降低分布式事务成本方面采取了哪些改进措施，以及这些措施是如何提升整个分布式系统的可用性的，结合实际场景举例说明。

Answer 1

3PC 相比于 2PC 在降低分布式事务成本方面的改进措施

1. 引入预询问阶段（CanCommit）
   • 在 2PC 中，协调者直接进入准备阶段（PreCommit），而 3PC 增加了预询问阶段。在 CanCommit 阶段，协调者向所有参与者发送 CanCommit 请求，询问参与者是否可以执行事务提交操作。参与者根据自身资源等情况进行检查，如果可以则回复 Yes，否则回复 No。
   • 这种方式能在早期发现潜在的无法提交事务的情况，避免像 2PC 那样进入准备阶段后才发现某些参与者无法提交，从而减少不必要的资源锁定时间和网络通信开销。例如，在一个电商系统中，库存服务可能因为库存不足无法参与事务提交，在 3PC 的 CanCommit 阶段就能发现并停止事务流程，而 2PC 可能要到 PreCommit 阶段才发现，浪费了之前的一些资源锁定时间。
2. 弱化同步阻塞
   • 2PC 的准备阶段（PreCommit）中，参与者在收到 PreCommit 消息后，会锁定资源并等待最终的 Commit 或 Rollback 指令，在此期间处于同步阻塞状态，无法处理其他事务。而在 3PC 的 PreCommit 阶段，如果参与者收到 PreCommit 消息，只有在自身处于“可提交”状态（即 CanCommit 阶段回复 Yes）才会锁定资源。并且在等待最终决策时，如果长时间未收到协调者的指令，参与者可以自行提交事务（在一定规则下）。
   • 这样减少了参与者长时间同步阻塞的时间，提高了资源的利用率，降低了事务成本。比如在一个微服务架构的银行转账系统中，涉及多个服务参与事务，若某个服务在 2PC 准备阶段长时间等待协调者指令，其他业务无法使用该服务资源。而 3PC 能在一定程度上缓解这种情况，减少资源被长时间占用的成本。

这些措施提升分布式系统可用性的方式

1. 预询问阶段提升可用性
   • 由于 CanCommit 阶段能提前排查出无法参与事务的节点，避免事务进入到准备阶段后因部分节点问题导致事务回滚。例如在一个分布式文件存储系统中，如果某些存储节点因为磁盘空间不足等原因无法参与事务提交，在 CanCommit 阶段就能被发现，系统可以及时调整事务策略，如选择其他存储节点或者暂停事务，而不是等到进入准备阶段后再处理，从而保证整个系统的可用性。如果是 2PC，进入准备阶段后才发现问题，可能会导致更多资源浪费和系统短暂的不可用。
2. 弱化同步阻塞提升可用性
   • 3PC 中参与者在 PreCommit 阶段等待最终指令时，若超时可以自行提交事务（满足一定条件）。这在协调者出现故障等情况下，能避免参与者一直处于阻塞状态，使系统仍能保持部分功能可用。例如在一个分布式订单处理系统中，当协调者与某个订单服务节点网络出现故障时，该订单服务节点在 3PC 的 PreCommit 阶段等待超时后可以自行提交事务，不影响订单处理的整体流程，相比 2PC 中该节点一直阻塞等待协调者指令，系统可用性得到了提升。

实际场景举例

以一个大型电商平台的订单处理为例，订单创建涉及库存扣减、支付处理、物流信息生成等多个分布式服务。 在 2PC 模式下，协调者直接发送准备消息给各服务，库存服务可能因库存不足等原因无法提交，但在收到准备消息时已经锁定了资源。如果之后发现无法提交事务进行回滚，这期间资源被锁定，其他订单相关操作可能受到影响，系统可用性降低。 而在 3PC 模式下，首先进入 CanCommit 阶段，库存服务发现库存不足直接回复 No，事务不会进入 PreCommit 阶段，避免了不必要的资源锁定。若都回复 Yes 进入 PreCommit 阶段，即使协调者出现故障，在一定规则下各服务等待超时后可以自行提交事务，保障订单处理流程的继续进行，提高了整个电商平台分布式系统的可用性，同时也降低了因长时间资源锁定和事务回滚带来的成本。