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NoSQL 中的 CAP

發(fā)布時(shí)間：2023/12/14 数据库 33 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 NoSQL 中的 CAP 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

1、CAP概述

CAP理論是由 EricBrewer 教授提出的，在設(shè)計(jì)和部署分布式應(yīng)用的時(shí)候，存在三個(gè)核心的系統(tǒng)需求，這個(gè)三個(gè)需求之間存在一定的特殊關(guān)系。三個(gè)需求如下：

C： Consistency （一致性）
A： Availability （可用性）
P： Partition Tolerance （分區(qū)容錯(cuò)性）
CAP理論的核心是：一個(gè)分布式系統(tǒng)不可能同時(shí)很好的滿足一致性，可用性和分區(qū)容錯(cuò)性這三個(gè)需求，最多只能同時(shí)較好的滿足兩個(gè)。

因此，根據(jù)CAP原理，將NoSQL數(shù)據(jù)庫分成滿足CA原則、CP原則和AP原則三大類：
CA - 單點(diǎn)集群，滿足一致性，可用性的系統(tǒng)，通常在可擴(kuò)展性上不太強(qiáng)大。（傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫）
CP - 滿足一致性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通常性能不是特別高。（Redis、MongoDB）
AP - 滿足可用性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)，通常可能對一致性要求低一些。（大多數(shù)網(wǎng)站架構(gòu)的選擇）

2、CAP定義

(1)、Consistency 一致性

一致性又稱為原子性或者事務(wù)性。表示一個(gè)事務(wù)的操作是不可分割的，要不然這個(gè)事務(wù)完成，要不然這個(gè)事務(wù)不完成，不會出現(xiàn)這個(gè)事務(wù)完成了一半這樣的情況。這種事務(wù)的原子性使得數(shù)據(jù)具有一致性。

我們通常情況下在數(shù)據(jù)庫中存在的臟數(shù)據(jù)就屬于數(shù)據(jù)沒有具有一致性的表現(xiàn)。而在分布式系統(tǒng)中，經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)數(shù)據(jù)不具有一致性的情況是讀寫數(shù)據(jù)時(shí)缺乏一致性。比如兩個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)冗余，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)寫操作，數(shù)據(jù)更新以后沒有有效的使得第二個(gè)節(jié)點(diǎn)更新數(shù)據(jù)，在讀取第二個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候就會出現(xiàn)不一致的問題出現(xiàn)。

傳統(tǒng)的ACID數(shù)據(jù)庫是很少存在一致性問題的，因?yàn)閿?shù)據(jù)的單點(diǎn)原因，數(shù)據(jù)的存取又具有良好的事務(wù)性，不會出現(xiàn)讀寫的不一致。

(2)、Availability 可用性

好的可用性主要是指系統(tǒng)能夠很好的為用戶服務(wù)，不出現(xiàn)用戶操作失敗或者訪問超時(shí)等用戶體驗(yàn)不好的情況。可用性通常情況下可用性和分布式數(shù)據(jù)冗余，負(fù)載均衡等有著很大的關(guān)聯(lián)。

(3)、Partition Tolerance 分區(qū)容錯(cuò)性

分區(qū)容錯(cuò)性和擴(kuò)展性緊密相關(guān)。在分布式應(yīng)用中，可能因?yàn)橐恍┓植际降脑驅(qū)е孪到y(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。好的分區(qū)容錯(cuò)性要求能夠使應(yīng)用雖然是一個(gè)分布式系統(tǒng)，而看上去卻好像是在一個(gè)可以運(yùn)轉(zhuǎn)正常的整體。比如現(xiàn)在的分布式系統(tǒng)中有某一個(gè)或者幾個(gè)機(jī)器宕掉了，其他剩下的機(jī)器還能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)滿足系統(tǒng)需求，這樣就具有好的分區(qū)容錯(cuò)性。

3、CAP理論的意義

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)量與日俱增，傳統(tǒng)的ACID數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能滿足如此大的海量數(shù)據(jù)存儲了。這個(gè)時(shí)候需要設(shè)計(jì)出好的分布式數(shù)據(jù)存儲方式。而這些分布式數(shù)據(jù)存儲方式受到CAP理論的約束，不可能達(dá)到高一致性，高可用性，高分區(qū)容錯(cuò)性的完美設(shè)計(jì)。所以我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候要懂得取舍，重點(diǎn)關(guān)注對應(yīng)用需求來說比較重要的，而放棄不重要的，在CAP這三者之間進(jìn)行取舍，設(shè)計(jì)出貼合應(yīng)用的存儲方案。

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