分布式共识协议有什么作用？
共识问题分布式计算中最基本的概念之一，是让分布式系统中的一组节点就某事达成一致的问题的一个价值、一个行动方案或一个决定。达成共识允许分布式系统充当单个实体，每个单独的节点都知道并同意整个网络的行为。
例如，共识的一些可能用途是：
- 分布式事务处理
- 分布式不同节点间同步时钟
- 决定分布式算法的下一阶段（这是著名的复制状态机方法）
- 选举一个领导节点来协调一些更高级别的协议
Google Chubby Service的发明者 Mike Burrows 说“只有一种共识协议，那就是 Paxos”。
1 两阶段提交（2PC）协议
1.1 概念
两阶段提交又称 2PC，是一个非常经典的 强一致、中心化的原子提交协议。两阶段提交协议经常用来实现分布式事务，在两阶段协议中，系统一般包含两类节点：一类是 协调者，通常一个系统中只有一个；另一类是事务的 参与者，一般包含多个，在提交过程中任何节点都能当做协调者发起2PC，不必特别选举。
1.2 具体流程
2PC协议的两个步骤：
- 请求(投票)阶段：联系每一位参与者，提出价值并收集他们的回应。
- 提交阶段：如果每个人都同意，请再次联系每个参与者，让他们知道。否则，请联系每个参与者以中止共识。
1.3 问题
- 性能问题
无论是在第一阶段的过程中，还是在第二阶段，所有的参与者资源和协调者资源都是被锁住的，只有当所有节点准备完毕，事务 协调者 才会通知进行全局提交，参与者 进行本地事务提交后才会释放资源。这样的过程会比较漫长，对性能影响比较大。 - 单节点故障
由于 协调者 的重要性，一旦 协调者 发生故障。参与者 会一直阻塞下去。尤其在第二阶段，协调者 发生故障，那么所有的 参与者 还都处于锁定事务资源的状态中，而无法继续完成事务操作。
2 三阶段提交（3PC）协议
2.1 概念
3PC是2PC的改进版本。3PC主要是为了解决两阶段提交协议的阻塞问题，2PC 存在的问题是当协作者崩溃时，参与者不能做出最后的选择。因此参与者可能在协作者恢复之前保持阻塞。改进措施：
(1) 引入超时机制，同时在 协调者 和 参与者中都引入超时机制。
(2) 在 2PC 的第二阶段中插入一个准备阶段，保证了在最后提交阶段之前各参与节点的状态是一致的。
也就是说，除了引入超时机制之外，3PC 把 2PC 的准备阶段再次一分为二，这样三阶段提交就有 CanCommit、PreCommit、DoCommit 三个阶段。
2.2 具体步骤
将 2PC 的第二阶段——“提交”——分成两个子阶段。第一个是“准备提交”阶段。当协调者在第一阶段收到一致的“是”票时，它会将此消息发送给所有副本。收到此消息后，副本进入一种能够提交事务的状态 - 通过获取必要的锁等 - 但至关重要的是，它们不会做任何他们以后无法撤消的工作。然后他们回复协调员，告诉它“准备提交”消息已收到。
2.3 问题
- 依然没有完全解决数据不一致的问题
3 Paxos协议
Paxos 起来很像 2PC。提议者向接受者发送“准备”请求。当接受者表示同意接受提案时，提议者向接受者发送提交请求。最后，接受者回复提供者，表明提交请求成功或失败。一旦足够多的接受者提交了价值并通知了提议者，协议就会终止。
Paxos 为 2PC 添加了两个重要的机制。
- 对请求进行排序，以便确定应该接受两个提案中的哪一个。
- 当大多数接受者表示他们已经决定时，考虑接受一个提案。这与 2PC 不同，后者只有在每个接受者都同意的情况下才会接受提案。这导致了 2PC 的阻塞特性，其中单个故障节点可能导致协议永远不会终止，而提议者等待永远不会到来的回复。相反，在 Paxos 中，近一半的节点可能无法回复，协议仍将正确继续。
Paxos中两个重要的角色：
提议者：
- 向大多数接受者提交编号为n 的请求。等待大多数接受者回复。
- 如果多数人回复“同意”，他们还将发回他们已经接受的任何提案的价值。选择其中一个值，并发送带有提案编号和值的“提交”消息。如果尚未接受任何值，请使用您自己的值。相反，如果多数人回复“拒绝”，或未能回复，则放弃提案并重新开始。
- 如果大多数人使用“已接受”消息回复您的提交请求，则认为协议已终止。否则，放弃提案并重新开始。
接受者：
- 收到提案后，将其编号与您已经同意的编号最高的提案进行比较。如果新提案更高，请回复“同意”您已接受的任何提案的价值。如果它较低，则回复“拒绝”，以及最高提案的序列号。
- 当收到“提交”消息时，如果 a) 值与任何先前接受的提案相同并且 b) 它的序列号是您同意的最高提案号，则接受它。否则，拒绝它。
参考文章：
https://www.the-paper-trail.org/post/2008-11-27-consensus-protocols-two-phase-commit/
https://www.the-paper-trail.org/post/2008-11-29-consensus-protocols-three-phase-commit/
https://www.the-paper-trail.org/post/2009-02-03-consensus-protocols-paxos/
