{"id":479420,"date":"2023-08-09T10:39:54","date_gmt":"2023-08-09T10:39:54","guid":{"rendered":""},"modified":"2023-09-05T11:18:47","modified_gmt":"2023-09-05T11:18:47","slug":"two-phase-commit","status":"publish","type":"wiki","link":"https:\/\/oneproxy.pro\/pl\/wiki\/two-phase-commit\/","title":{"rendered":"Zatwierdzenie dwufazowe"},"content":{"rendered":"

Zatwierdzanie dwufazowe (2PC) to algorytm rozproszony stosowany w informatyce w celu zapewnienia sp\u00f3jno\u015bci transakcji w wielu bazach danych lub zasobach. Gwarantuje, \u017ce albo wszystkie uczestnicz\u0105ce w\u0119z\u0142y zobowi\u0105\u017c\u0105 si\u0119 do transakcji, albo \u017caden z nich tego nie zrobi, zachowuj\u0105c w ten spos\u00f3b integralno\u015b\u0107 danych i zapobiegaj\u0105c niesp\u00f3jno\u015bciom w systemach rozproszonych.<\/p>\n

Historia powstania zobowi\u0105zania dwufazowego i pierwsza wzmianka o nim<\/h2>\n

Poj\u0119cie zatwierdzania dwufazowego zosta\u0142o po raz pierwszy wprowadzone przez EW Dijkstr\u0119 w 1974 r. w jego artykule zatytu\u0142owanym \u201eRozwi\u0105zanie problemu w sterowaniu programowaniem wsp\u00f3\u0142bie\u017cnym\u201d. P\u00f3\u017aniej, w 1981 roku, protok\u00f3\u0142 zatwierdzania dwufazowego zosta\u0142 formalnie opisany przez Jima Graya i Andreasa Reutera w ich wp\u0142ywowym artykule \u201ePrzetwarzanie transakcji: koncepcje i techniki\u201d.<\/p>\n

Szczeg\u00f3\u0142owe informacje na temat zatwierdzania dwufazowego<\/h2>\n

Zatwierdzanie dwufazowe jest przeznaczone do zarz\u0105dzania transakcjami rozproszonymi, w kt\u00f3rych zaanga\u017cowanych jest wiele w\u0119z\u0142\u00f3w lub baz danych. Istotne jest, aby wszystkie w\u0119z\u0142y zgodzi\u0142y si\u0119 na zatwierdzenie lub przerwanie transakcji. Protok\u00f3\u0142 dzia\u0142a w dw\u00f3ch fazach: fazie przygotowania i fazie zatwierdzania.<\/p>\n

W fazie przygotowawczej:<\/p>\n

    \n
  1. W\u0119ze\u0142 koordynuj\u0105cy wysy\u0142a \u017c\u0105danie przygotowania do wszystkich uczestnicz\u0105cych w\u0119z\u0142\u00f3w.<\/li>\n
  2. Ka\u017cdy uczestnik odpowiada, zgadzaj\u0105c si\u0119 (TAK) lub nie zgadzaj\u0105c si\u0119 (NIE).<\/li>\n
  3. Je\u015bli kt\u00f3ry\u015b z uczestnik\u00f3w nie zgodzi si\u0119, koordynator poleca wszystkim w\u0119z\u0142om przerwanie transakcji.<\/li>\n<\/ol>\n

    W fazie zatwierdzania:<\/p>\n

      \n
    1. Je\u017celi w fazie przygotowawczej wszyscy uczestnicy zgodzili si\u0119 (TAK), koordynator wysy\u0142a \u017c\u0105danie zatwierdzenia do wszystkich w\u0119z\u0142\u00f3w.<\/li>\n
    2. Po otrzymaniu \u017c\u0105dania zatwierdzenia ka\u017cdy uczestnik finalizuje transakcj\u0119, wprowadzaj\u0105c niezb\u0119dne zmiany na sta\u0142e.<\/li>\n
    3. Je\u017celi kt\u00f3ry\u015b z uczestnik\u00f3w nie zgodzi\u0142 si\u0119 (NIE) w fazie przygotowawczej, koordynator wysy\u0142a \u017c\u0105danie przerwania do wszystkich w\u0119z\u0142\u00f3w, a transakcja jest wycofywana.<\/li>\n<\/ol>\n

      Wewn\u0119trzna struktura zatwierdzania dwufazowego i jak to dzia\u0142a<\/h2>\n

      Zatwierdzenie dwufazowe obejmuje nast\u0119puj\u0105ce elementy:<\/p>\n

        \n
      1. \n

        Koordynator<\/strong>: Odpowiedzialny za inicjowanie transakcji i zarz\u0105dzanie ni\u0105. Komunikuje si\u0119 ze wszystkimi uczestnicz\u0105cymi w\u0119z\u0142ami i na podstawie ich odpowiedzi okre\u015bla, czy zatwierdzi\u0107, czy przerwa\u0107 transakcj\u0119.<\/p>\n<\/li>\n

      2. \n

        Uczestnicy<\/strong>: w\u0119z\u0142y lub bazy danych zaanga\u017cowane w transakcj\u0119. Odpowiadaj\u0105 na pro\u015bb\u0119 koordynatora o przygotowanie, wyra\u017caj\u0105c zgod\u0119 lub sprzeciw.<\/p>\n<\/li>\n

      3. \n

        Dziennik transakcji<\/strong>: Ka\u017cdy uczestnik prowadzi dziennik transakcji, w kt\u00f3rym rejestrowane s\u0105 wszystkie zmiany dokonane podczas transakcji. Ten dziennik pomaga zapewni\u0107, \u017ce zmiany b\u0119d\u0105 mog\u0142y zosta\u0107 wycofane, je\u015bli zajdzie taka potrzeba.<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n

        Algorytm przebiega w nast\u0119puj\u0105cy spos\u00f3b:<\/p>\n

          \n
        1. \n

          Koordynator rozpoczyna faz\u0119 przygotowa\u0144, wysy\u0142aj\u0105c pro\u015bb\u0119 o przygotowanie do wszystkich uczestnik\u00f3w.<\/p>\n<\/li>\n

        2. \n

          Ka\u017cdy uczestnik g\u0142osuje (zgadza si\u0119 lub nie) w sprawie tego, czy mo\u017ce zatwierdzi\u0107 transakcj\u0119.<\/p>\n<\/li>\n

        3. \n

          Koordynator zbiera wszystkie g\u0142osy i decyduje o zatwierdzeniu lub przerwaniu transakcji.<\/p>\n<\/li>\n

        4. \n

          W fazie zatwierdzania koordynator wysy\u0142a \u017c\u0105danie zatwierdzenia lub przerwania do wszystkich uczestnik\u00f3w w oparciu o wynik fazy przygotowania.<\/p>\n<\/li>\n

        5. \n

          Uczestnicy podejmuj\u0105 ostateczn\u0105 decyzj\u0119, albo zatwierdzaj\u0105 zmiany na sta\u0142e, albo wycofuj\u0105 transakcj\u0119.<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n

          Analiza kluczowych cech zatwierdzania dwufazowego<\/h2>\n

          Zatwierdzenie dwufazowe oferuje kilka kluczowych funkcji:<\/p>\n

            \n
          1. \n

            Atomowo\u015b\u0107<\/strong>: Zapewnia, \u017ce albo wszystkie w\u0119z\u0142y zatwierdz\u0105, albo \u017caden z nich tego nie zrobi, co pozwala unikn\u0105\u0107 cz\u0119\u015bciowych lub niesp\u00f3jnych aktualizacji.<\/p>\n<\/li>\n

          2. \n

            Konsystencja<\/strong>: Protok\u00f3\u0142 gwarantuje, \u017ce system pozostanie sp\u00f3jny, nawet w przypadku awarii.<\/p>\n<\/li>\n

          3. \n

            Trwa\u0142o\u015b\u0107<\/strong>: Po zatwierdzeniu transakcji zmiany staj\u0105 si\u0119 trwa\u0142e i przetrwaj\u0105 awarie systemu.<\/p>\n<\/li>\n

          4. \n

            Blokowanie natury<\/strong>: Zatwierdzenie dwufazowe ma charakter blokuj\u0105cy, co oznacza, \u017ce mo\u017ce czeka\u0107 w niesko\u0144czono\u015b\u0107 na odpowied\u017a uczestnik\u00f3w, co prowadzi do potencjalnych op\u00f3\u017anie\u0144.<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n

            Rodzaje zatwierdzania dwufazowego<\/h2>\n

            Istniej\u0105 odmiany protoko\u0142u zatwierdzania dwufazowego, w tym:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
            Typ<\/th>\nOpis<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
            Podstawowe zatwierdzenie dwufazowe<\/td>\nWersja standardowa opisana wcze\u015bniej.<\/td>\n<\/tr>\n
            Zatwierdzenie tr\u00f3jfazowe<\/td>\nDodaje dodatkow\u0105 faz\u0119 \u201eprzed zatwierdzeniem\u201d, aby rozwi\u0105za\u0107 problemy z blokowaniem.<\/td>\n<\/tr>\n
            Optymistyczne zobowi\u0105zanie<\/td>\nUmo\u017cliwia uczestnikom wst\u0119pne zatwierdzenie przed otrzymaniem decyzji od koordynatora.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

            Sposoby stosowania zatwierdzania dwufazowego, problemy i ich rozwi\u0105zania<\/h2>\n

            Zatwierdzenie dwufazowe znajduje zastosowanie w r\u00f3\u017cnych dziedzinach, takich jak:<\/p>\n

              \n
            1. \n

              Zarz\u0105dzania bazami danych<\/strong>: Zapewnienie sp\u00f3jno\u015bci i integralno\u015bci w rozproszonych systemach baz danych.<\/p>\n<\/li>\n

            2. \n

              Transakcje w handlu elektronicznym<\/strong>: Zarz\u0105dzanie transakcjami na wielu serwerach podczas zakup\u00f3w online.<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n

              Protok\u00f3\u0142 ma jednak pewne ograniczenia:<\/p>\n

                \n
              1. \n

                Bloking<\/strong>: Blokuj\u0105cy charakter 2 komputer\u00f3w mo\u017ce prowadzi\u0107 do problem\u00f3w z wydajno\u015bci\u0105, szczeg\u00f3lnie w systemach o du\u017cej skali.<\/p>\n<\/li>\n

              2. \n

                Pojedynczy punkt awarii<\/strong>: Koordynator dzia\u0142a jako pojedynczy punkt awarii; w przypadku awarii ca\u0142y proces transakcji mo\u017ce zako\u0144czy\u0107 si\u0119 niepowodzeniem.<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n

                Aby z\u0142agodzi\u0107 te problemy, niekt\u00f3re rozwi\u0105zania obejmuj\u0105:<\/p>\n

                  \n
                1. \n

                  Optymalizacje<\/strong>: Wdra\u017canie technik optymalizacji, takich jak strategie zatwierdzenia ch\u0119tnie lub zatwierdzania nieblokuj\u0105cego, w celu ograniczenia problem\u00f3w z blokowaniem.<\/p>\n<\/li>\n

                2. \n

                  Redundancja koordynatora<\/strong>: Wprowadzenie redundancji koordynator\u00f3w z mechanizmem prze\u0142\u0105czania awaryjnego w celu poprawy odporno\u015bci na b\u0142\u0119dy.<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n

                  G\u0142\u00f3wna charakterystyka i inne por\u00f3wnania z podobnymi terminami<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
                  Charakterystyka<\/th>\nPor\u00f3wnanie z zatwierdzeniem dwufazowym<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
                  Konsystencja<\/td>\nPodobnie jak w przypadku zatwierdzania tr\u00f3jfazowego i Paxos w utrzymywaniu sp\u00f3jno\u015bci w systemach rozproszonych.<\/td>\n<\/tr>\n
                  Wydajno\u015b\u0107<\/td>\nW por\u00f3wnaniu do Paxos i Raft, zatwierdzenie dwufazowe mo\u017ce wykazywa\u0107 wi\u0119ksze op\u00f3\u017anienia z powodu blokowania.<\/td>\n<\/tr>\n
                  Tolerancja b\u0142\u0119d\u00f3w<\/td>\nZar\u00f3wno zatwierdzanie dwufazowe, jak i Paxos zapewniaj\u0105 odporno\u015b\u0107 na b\u0142\u0119dy, natomiast zatwierdzanie dwufazowe jest prostsze do wdro\u017cenia.<\/td>\n<\/tr>\n
                  Narzut komunikacyjny<\/td>\nRaft ma ni\u017cszy narzut komunikacyjny ni\u017c zatwierdzanie dwufazowe, dzi\u0119ki czemu jest bardziej odpowiedni dla system\u00f3w o du\u017cej skali.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

                  Perspektywy i technologie przysz\u0142o\u015bci zwi\u0105zane z zatwierdzaniem dwufazowym<\/h2>\n

                  W miar\u0119 ewolucji system\u00f3w rozproszonych mog\u0105 pojawi\u0107 si\u0119 bardziej wydajne i odporne na b\u0142\u0119dy protoko\u0142y transakcyjne. Naukowcy badaj\u0105 alternatywy, takie jak Raft, Paxos i warianty zobowi\u0105zania dwufazowego, aby rozwi\u0105za\u0107 problemy zwi\u0105zane z ograniczeniami i skalowalno\u015bci\u0105. Ponadto post\u0119py w algorytmach konsensusu i uczeniu maszynowym mog\u0105 prowadzi\u0107 do nowatorskich sposob\u00f3w osi\u0105gania rozproszonego porozumienia.<\/p>\n

                  Jak serwery proxy mog\u0105 by\u0107 u\u017cywane lub kojarzone z zatwierdzaniem dwufazowym<\/h2>\n

                  Serwery proxy dzia\u0142aj\u0105 jako po\u015brednicy mi\u0119dzy klientami a serwerami, obs\u0142uguj\u0105c \u017c\u0105dania i odpowiedzi w imieniu klient\u00f3w. Chocia\u017c serwery proxy nie s\u0105 bezpo\u015brednio powi\u0105zane z zatwierdzaniem dwufazowym, mog\u0105 odgrywa\u0107 znacz\u0105c\u0105 rol\u0119 w dystrybucji transakcji pomi\u0119dzy wieloma serwerami zaplecza.<\/p>\n

                  Gdy klienci inicjuj\u0105 transakcje rozproszone za po\u015brednictwem serwera proxy, serwer proxy mo\u017ce inteligentnie kierowa\u0107 \u017c\u0105dania do r\u00f3\u017cnych w\u0119z\u0142\u00f3w zaplecza, uczestnicz\u0105c w protokole zatwierdzania dwufazowego. Pozwala to na r\u00f3wnowa\u017cenie obci\u0105\u017cenia i zwi\u0119kszon\u0105 odporno\u015b\u0107 na awarie w systemach rozproszonych. Co wi\u0119cej, serwery proxy mog\u0105 buforowa\u0107 odpowiedzi, zmniejszaj\u0105c obci\u0105\u017cenie w\u0119z\u0142\u00f3w zaplecza i poprawiaj\u0105c og\u00f3ln\u0105 wydajno\u015b\u0107 systemu.<\/p>\n

                  powi\u0105zane linki<\/h2>\n