目前OceanBase中还存在updaeserver单点，下一步的开发任务是使得OB支持多点写入，支持多个UPS(及updateserver)。

其中难点是如何设计两阶段提交的失败恢复以及多机的快照读写，和同事讨论后，形成一个可以work的简单设计版本，记录在此。

为分布式事务的两阶段提交细化具体流程，拟采用primary record方式实现失败恢复，即在进入commit阶段之前，先写入primary record 记录当前事务的状态（commit/rollback）。Primary record起到一个全局日志的作用，可供所有参与者读取。需要注意的是，为了保证一致性，读写primary record 都需要加锁，需要使用select update语句。

采用primary record 方式的优势是，协调者在整个事务处理过程中可以是无状态的，不需要记录操作日志，宕机重启后不需要做失败处理；而参与者宕机重启或超时失败后，可以无需与协调者以及其他参与者通信，实现独立恢复，实现简单。其缺点是每次分布式事务中都会记录一次primary record，会增加写入数据量以及事务延迟。

将两阶段提交的流程分为以下子流程描述：

?  协调者处理流程

?  参与者处理流程

?  未决事务处理流程

为支持长事务、长事务中长语句以及两阶段提交，文档还简单描述了对UPS日志的修改目标。

最后，文档简单记录了组内讨论实现多UPS快照读写的一些讨论结果。

1.  两阶段提交详细流程

?  协调者处理流程

协调者处理流程指的是开始一个分布式事务直到事务结束或者失败。处理期间，协调者需要维护分布式事务的相关状态和信息，如参与者列表，事务执行计划，事务提交的时间戳，事务的primary
record 主键等等，这些信息不需要持久化存储，协调者宕机后，也不需要执行失败恢复。

具体流程如下图所示：

在上图中，当准备写入rollbackprimary record时候，如果已经存在相同的记录，即有可能参与者写入了rollback primary record，是正常情况，具体看后面参与者的处理流程；但如果准备写下commit primary record时候发现已经存在rollback primary record，或者准备写下rollback时候发现存在commitprimary record，这是有问题的，需要报警，人工干预。

?  参与者处理流程

参与者处理流程指的是收到协调者发来的start session 请求直到收到end session请求或者失败。

协调者发送startsession时候需要携带primary record 的rowkey，参与者需要将其记录到prepared日志和commit日中，用于失败恢复时候查验primary record和日志回放时候串接prepare日志和commit日志。

由于协调者在开始期间无法得知哪些参与者需要写入数据，哪些参与者只需要读取数据，因此参与者最初的session都是READ ONLY，当收到写入请求后，原先的ROSession升级为RWSession。同时，协调者需要记录相关信息，用于发送prepare消息。

对于开启ROSession的参与者，没有两阶段提交的问题，处理流程和UPS现有逻辑保持一致；对于开启了RWSession的参与者，两阶段提交流程如下：

在上述流程中，参与者出现消息超时或者写入失败后，是有权限写rollback primary  record的。这样的好处是，如果协调者在写primary record前宕机，而参与者在写入prepare日志也宕机，在参与者重启处理未决事务时候可以查primary record判定事务状态，无需等到超时即可终止未决事务，及时完成回放。

参与者只能写rollbackprimary record，不能写commit primary record。当写rollback primary record时候，可以允许已经存在rollbackprimary record的情况出现，而不应该存在commit primary record。

另外，还有一种情况没有在图中画出来，读写事务开始后，必须沿着一下顺序进行：

处理读写请求->处理prepared请求->处理commit/rollback请求。对于错序请求（即未prepare前收到commit请求），需要异常处理。

?  未决事务的处理流程

未决事务来源于以下两种情况：

l  参与者在处理事务请求的过程中出现等待超时；

l  宕机重启后回放日志，回放完毕所有日志后，还有未提交事务。

对于这两种情况，都采用以下的处理流程：

宕机重启后，回放日志时如果出现未决事务（即只有prepare 日志，没有commit日志），并且未读到primary record，则需要等到此事务超时后，再去尝试写rollback primary record ，其原因是为了防止这样情况的出现：

在一个分布式事务中，一个参与者写下prepared并回应协调者后宕机，但迅速重启，重启后这个分布式事务还在prepare阶段，在这种情况下，这个分布式事务还是可以正确提交的。需要注意的时候，超时时间需要将记录在prepare日志中

每个参与者尝试结束未决事务时，先要读取或写primary record成功primary，如果出错，是会阻塞未决事务的提交或者回滚的，此时需要报警，并保持重试。

在两阶段提交协议中，一旦所有参与者都prepare成功，则要求这个事务一定能提交，但在这个文档所描述的方案中是存在反例的：协调者如果在写commit primary record前宕机，所有参与者超时后走恢复流程，是会将这个事务回滚的。

2.  UPS日志改造目标

目前受限于2MB的网络包最大长度，UPS不支持日志大于2MB的长事务。在两阶段提交的流程中，对于一次分布式事务，至少需要写入两条日志，在这个驱动下，准备修改UPS写入和回放日志的方式，使得其支持长事务以及两阶段提交对日志的要求。

基本想法如下：

?  UPS在执行事务的过程中，如果日志内容超过一定阈值，则异步提交一次日志任务，同一个事务的多条日志之间，使用唯一的事务ID进行关联

?  在事务中，UPS支持一条语句写多条日志，使用唯一的语句ID进行关联

?  ups支持事务内部，单条语句级别的提交和回滚需要记录提交或回滚的日志

对于两阶段提交的日志：

?  协调者收到prepare请求时，无需写专用的prepare日志，但是要阻塞等待确认prepare之前执行的语句日志都已经刷盘。

?  事务commit/rollback要记录日志，但异步执行，不阻塞协调者，即收到commit请求后，可直接回复协调者，无需等待commit日志落盘。这是因为即便此时commit日志写入失败，也可通过读取primary record重新完成提交或者回滚操作。

3.  多UPS快照读和写

多UPS进行分布式事务时，在没有全局时钟的情况下，每个UPS使用本地时钟独立维护自己的多版本数据。当一次读写事务涉及多个UPS时候，需要协调者在prepare阶段获取到每个参与者的本地prepare时间戳，然后使用其中的最大值作为此次分布式事务的时间戳，在commit阶段发给所有参与者，每个参与者都使用此时间戳作为此次事务写入数据的版本时间戳。

执行快照读时候，协调者需要使用所涉及的多UPS中时间戳最小作为统一的时间戳，以免读到未提交数据，出现幻读。讨论中，针对快照读，提出一下优化方式：

?  每个UPS中，本地最大事务版本号（CV）是在有读写事务提交时后才会更新的，为了避免有的UPS在长时间没有读写事务提交的情况下，CV得不到更新，导致其值远远落后其他UPS，采取定时写入NOP日志的方式，随着时间推移，不断更新CV。

?  快照读时，需要使用所有参与者中最小版本号（即时间戳）作为本次快照读的时间戳，而由于事务的交互性，无法预知参与者有哪些。为了避免全局广播获取所有机器版本号，可以采用下面做法：

快照读的发起者，采用本地版本号V作为此次读的版本号，发送读请求给其他参与者S，如果S本地的版本号小于V，则阻塞等待，直到S的版本号大于V后再进行读取。另外，如果S上存在状态为prepare的分布式事务，且这些事务prepare的版本号小于S, 则需要等待这些分布式事务进入commit状态，才能继续读取。这是因为这些状态为prepare的分布式事务转变为commit状态后，其版本号既可能大于V也可能小于V。

OceanBase分布式事务以及两阶段提交实现详细设计