CAP理論（一個分布式系統(tǒng)至多只能滿足三項中的兩項）

一致性(Consistency）? ? 所有節(jié)點在同一時間訪問到的數(shù)據(jù)完全一致

可用性(Availability）? ?非故障節(jié)點對每一個請求能做出響應(yīng)

分區(qū)容錯性（Partition Tolerance）? ?當(dāng)集群中的某些結(jié)點無法聯(lián)系時仍能正常提供服務(wù)

說說一致性：

一致性是因為多個數(shù)據(jù)拷貝下并發(fā)讀寫才有的問題

若從客戶端和服務(wù)端兩個不同的視角來看

• 客戶端：一致性主要指的是數(shù)據(jù)更新后，在多并發(fā)訪問時如何獲取
• 服務(wù)端：指更新如何分布到整個系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)最終一致

一致性，可以分為強/弱/最終一致性三類

從客戶端角度，多進程并發(fā)訪問時，更新過的數(shù)據(jù)在不同進程如何獲取的不同策略，決定了不同的一致性。

• 強一致性：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，要求更新過的數(shù)據(jù)能被后續(xù)的訪問都能看到
• 弱一致性：能容忍后續(xù)的部分或者全部訪問不到
• 最終一致性：經(jīng)過一段時間后要求能訪問到更新后的數(shù)據(jù)

CAP的證明

上圖是證明CAP的基本場景，網(wǎng)絡(luò)中有兩個節(jié)點N1和N2，他們之間網(wǎng)絡(luò)可以連通，N1、N2中均有一個應(yīng)用程序A/B，和一個數(shù)據(jù)庫V。兩個V0是分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲的兩個子數(shù)據(jù)庫

在滿足一致性的時候，N1和N2中的數(shù)據(jù)是一樣的，V0=V0

在滿足可用性的時候，用戶不管是請求N1或者N2，都會得到立即響應(yīng)

在滿足分區(qū)容錯性的情況下，N1和N2有任何一方宕機，或者網(wǎng)絡(luò)不通的時候，都不會影響N1和N2彼此之間的正常運作

如上圖，分布式系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)下，用戶向N1機器請求數(shù)據(jù)更新，程序A更新數(shù)據(jù)庫V0為V1，分布式系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進行同步操作M，將V1同步到N2中的V0，使得N2中的數(shù)據(jù)V0也更新為V1，N2此時響應(yīng)讀數(shù)據(jù)請求則與N1中一致

?

現(xiàn)在假設(shè)一種極端情況，N1和N2之間的網(wǎng)絡(luò)斷開了，分布式系統(tǒng)要支持這種網(wǎng)絡(luò)異常，相當(dāng)于要滿足分區(qū)容錯性，能不能同時滿足一致性和響應(yīng)性呢？

假設(shè)在N1和N2之間網(wǎng)絡(luò)斷開的時候，有用戶向N1發(fā)送寫數(shù)據(jù)請求，那N1中的數(shù)據(jù)V0將被更新為V1，由于網(wǎng)絡(luò)斷開，分布式系統(tǒng)無法同步操作M，故N2中的數(shù)據(jù)依舊是V0

此時，有用戶向N2發(fā)送讀數(shù)據(jù)請求，由于數(shù)據(jù)還沒有進行同步，應(yīng)用程序沒辦法立即給用戶返回最新的數(shù)據(jù)V1，怎么辦呢？有二種選擇：

第一，犧牲一致性，響應(yīng)舊的數(shù)據(jù)V0給用戶

第二，犧牲可用性，阻塞等待，直到網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)，數(shù)據(jù)更新操作M完成之后，再給用戶響應(yīng)最新的數(shù)據(jù)V1

這個過程，證明了要滿足分區(qū)容錯性的分布式系統(tǒng)，只能在一致性和可用性兩者中，選擇其中一個

CAP權(quán)衡

CA without P：舍棄P（不允許分區(qū)容錯），則C（強一致性）和A（可用性）是可以保證的。但其實分區(qū)不是想不想的問題，而是始終會存在，因此CA的系統(tǒng)更多的是允許分區(qū)后各子系統(tǒng)依然保持CA

CP without A：舍棄A（可用性），相當(dāng)于每個請求都需要在Server之間強一致，而P（分區(qū)）會導(dǎo)致同步時間無限延長。很多傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分布式事務(wù)都屬于這種模式
AP wihtout C：舍棄C（一致性），要高可用并允許分區(qū)，一旦分區(qū)發(fā)生，節(jié)點之間可能會失去聯(lián)系，為了高可用，每個節(jié)點只能用本地數(shù)據(jù)提供服務(wù)，而這樣會導(dǎo)致全局數(shù)據(jù)的不一致性，現(xiàn)在眾多的NoSQL都屬于此類

高可用性：指系統(tǒng)無中斷地執(zhí)行其功能的能力，代表系統(tǒng)的可用性程度

其度量方式，是根據(jù)系統(tǒng)損害、無法使用的時間，以及由無法運作恢復(fù)到可運作狀況的時間，與系統(tǒng)總運作時間的比較。計算公式為:?

A（可用性），MTBF(平均故障間隔)，MDT(平均修復(fù)時間)

在線系統(tǒng)和執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的系統(tǒng)通常要求其可用性要達到5個9標準(99.999%)---年故障時間為5分15秒

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的分布式系统基础--CAP理论的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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