关于2pc协议对分布式数据库事务恢复机制

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1、关于2PC协议对分布式数据库事务恢复机制　　摘要：分布式数据库系统的故障模型有自身的特点，事务提交协议的合适选择可以有效地对各种故障进行恢复。探讨了2PC协议对分布式数据库的事务恢复机制。关键词：分布式数据库；2PC协议；事务恢复中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：16727800（2012）0090110020引言分布式数据库广泛应用于电子商务、电子信息服务和智能电信系统等领域，而事务提交协议在分布式数据库的应用中存在诸多问题。事务提交协议在提交分布式事务时，在不同阶段及不同的参与结点之间交换各种信息，同时也会产生一些日志记录，其中有些必须写回磁盘，这对于分布式数据库的应用有

2、很大影响。因此，在设计一个分布式数据库系统时提交协议的选择成为最重要的决定之一。1数据库系统故障模型1.1集中式数据库系统的故障模型8集中式数据库系统可能发生的故障有3种：一是不丢失信息的故障，由于命令无法执行引起事务中止，不会对存储介质上的数据产生不正确操作，容易恢复，只需重启事务即可；二是丢失主存信息的故障，此类故障辅存上的数据库处于正确状态，而主存中的数据库部分或全部数据丢失或出错，处于一种不正确状态，可利用恢复机制对其进行恢复；三是丢失辅存中信息的故障，其辅存中数据丢失，主存中数据不一致，只能重建数据库，使故障按常规方法无法恢复。1.2分布式数据库系统的通讯故障模型分布式数据库系

3、统除上述可能发生的故障外还主要发生系统中场地间的通讯故障，包括报文丢失和网络分割。报文丢失即传送过程中丢失报文导致数据不正确，这种报文丢失造成系统的等待状态可以通过设置有限的传送报文数目和要求传送过程在有限的时间内完成来解决。网络分割是指通讯网络中一部分场地和另一部分场地之间完全失去联系，两个分别在分离后的网络的两个（或若干个）部分中的场地间不可以直接进行通讯，也不能经过第三方场地进行通讯。当出现网络分割时，系统处理要复杂一些，但出现网络分割的情况是非常少的。故障恢复的处理难度从小到大排列分为3类：第一类恢复处理只处理局部场地的故障，假设通讯网络是永远正确的，这主要基于集中式数据库系统的

4、恢复策略，当出现通讯故障后则束手无策；第二类处理报文丢失和场地故障；第三类可处理除第二类故障外的网络分割故障。2分布式数据库中的事务提交协议2.1事务提交协议概述8在分布式数据库系统中，全局事务可以分解为分布在不同结点上的若干子事务。系统要保证全局事务和子事务的原子性就需要在结点间进行协调，因此产生了二步提交协议（twophasecommit，2PC）和三步提交协议（threephasecommit，3PC）。当一个事务分布在多个结点上执行时，要么都返回，要么都提交，各结点须保持一致。为了保持多结点协调一致，可以指定其中一个结点的事务管理器（以下简称结点）为协调者（coordinator

5、/Master），其它结点的事务管理器为参与者（participant/Cohort）。2.22PC协议2PC协议是在事务处理、数据库以及计算机网络中使用的一种原子提交协议（atomiccommitment）。它是一个分布式算法，协调在整个分布式原子事务中参与者的行为（commit或者roll8back）。这个协议在一些系统错误发生时仍然能够成功，但并不能保证对所有错误都能进行容错。为了能做错误恢复，协议的所有参与者都需要使用日志对协议状态进行记录。它是一种用于故障恢复的方法，在系统运行日志无丢失的情况下，2PC协议对任何故障均有一定的恢复能力。2PC协议的基本思想是为全部的参与者做出提

6、交或中止全部局部子事务的唯一决定。协议第一阶段是事务协调器联络事务中涉及的每个资源管理器，并通知它们准备提交事务。为了以肯定的方式响应准备阶段，资源管理器必须确保能在被要求提交事务时提交事务，或在被要求回滚事务时回滚事务。大多数资源管理器会将包含其计划更改的日记文件（或等效文件）写入持久存储区中。如果资源管理器无法准备事务，它会以一个否定响应来回应事务协调器。协议第二阶段是事务协调器收集来自资源管理器的所有响应。事务协调器将事务的结果通知给每个资源管理器，如果任一资源管理器做出否定响应，则事务协调器会将一个回滚命令发送给事务中涉及的所有资源管理器。如果资源管理器都做出肯定响应，则事务协调

7、器会指示所有的资源管理器提交事务，一旦通知资源管理器提交，此后的事务就不能失败。通过以肯定的方式响应第一阶段，每个资源管理器均已确保，如果以后通知它提交事务，则事务不会失败。在结束本事务时，协调者与参与者以如图1所示的通信过程相互应答。2.33PC协议8在2PC协议中，可能出现阻塞状态。所谓阻塞是指当参与者等待协调者的应答时，如果协调者出现故障，则参与者就必须阻塞。在2PC协议中，参与者的提交是在它知道了其它所有的参与者均发生了“准