為什么說(shuō)，CAP是分布式理論的基礎(chǔ)？

作者：架構(gòu)師之路 2020-12-14 14:24:07


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分布式 分布式系統(tǒng)非常關(guān)注三個(gè)指標(biāo)：數(shù)據(jù)一致性、系統(tǒng)可用性和節(jié)點(diǎn)連通性與擴(kuò)展性，這三個(gè)指標(biāo)的關(guān)系如何，今天來(lái)聊一聊分布式理論的基礎(chǔ)CAP。

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分布式系統(tǒng)非常關(guān)注三個(gè)指標(biāo)：

• 數(shù)據(jù)一致性;
• 系統(tǒng)可用性;
• 節(jié)點(diǎn)連通性與擴(kuò)展性;

這三個(gè)指標(biāo)的關(guān)系如何，今天來(lái)聊一聊分布式理論的基礎(chǔ)CAP。

什么是數(shù)據(jù)一致性?

數(shù)據(jù)“強(qiáng)一致性”，是希望系統(tǒng)只讀到最新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，例如：通過(guò)單點(diǎn)串行化的方式，就能夠達(dá)到這個(gè)效果。

關(guān)于session一致性，DB主從一致性，DB雙主一致性，DB與Cache一致性，數(shù)據(jù)冗余一致性，消息時(shí)序一致性，分布式事務(wù)一致性，庫(kù)存扣減一致性，都存在類(lèi)似的一致性問(wèn)題。

什么可用性?

如果系統(tǒng)每運(yùn)行100個(gè)時(shí)間單位，會(huì)有1個(gè)時(shí)間單位無(wú)法提供服務(wù)，則說(shuō)系統(tǒng)的可用性是99%。

可用性和可靠性是比較容易搞混的兩個(gè)指標(biāo)，以一臺(tái)取款機(jī)為例：

• 正確的輸入，能夠取到正確的錢(qián)，表示系統(tǒng)可靠;
• 取款機(jī)7*24小時(shí)提供服務(wù)，表示系統(tǒng)可用;

保證系統(tǒng)高可用的方法是：

• 冗余;
• 故障自動(dòng)轉(zhuǎn)移;

什么是連通性與擴(kuò)展性?

分布式系統(tǒng)，往往有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，都不是完全獨(dú)立的，需要相互通信，當(dāng)發(fā)生節(jié)點(diǎn)無(wú)法聯(lián)通時(shí)，數(shù)據(jù)是否還能保持一致，系統(tǒng)要如何進(jìn)行容錯(cuò)處理，是需要考慮的。

同時(shí)，連通性和擴(kuò)展性緊密相關(guān)，想要加機(jī)器擴(kuò)展性能，必須有良好的連通性。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)脫離系統(tǒng)，系統(tǒng)就出現(xiàn)問(wèn)題，往往意味著系統(tǒng)是無(wú)法擴(kuò)展的。

什么是CAP定理?

CAP定理，是對(duì)上述分布式系統(tǒng)的三個(gè)特性，進(jìn)行了歸納：

• 一致性(Consistency);
• 可用性(Availability);
• 分區(qū)容忍性(Partition Tolerance);

并且，定理指出，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，這三者最多兼顧兩點(diǎn)。

一致性，可用性，多節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展性三者只能取其二，既然加鎖已經(jīng)加上，常見(jiàn)的最佳工程架構(gòu)實(shí)踐是什么呢?

互聯(lián)網(wǎng)，最常見(jiàn)的實(shí)踐是這樣的：

• 節(jié)點(diǎn)連通性，多節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展性，連通性異常的處理必須保證，滿(mǎn)足P;
• 一致性C與可用性A一般二選一;
• 選擇一致性C，舉例：傳統(tǒng)單庫(kù)水平切分，就是這類(lèi)選型的典型;
• 選擇可用性A，舉例：雙主庫(kù)同步高可用，就是這類(lèi)選型的典型;

強(qiáng)一致很難怎么辦?

單點(diǎn)串行化，雖然能保證“強(qiáng)一致”，但對(duì)系統(tǒng)的并發(fā)性能，以及高可用有較大影響，互聯(lián)網(wǎng)的玩法，更多的是“最終一致性”，短期內(nèi)未必讀到最新的數(shù)據(jù)，但在一個(gè)可接受的時(shí)間窗口之后，能夠讀到最新的數(shù)據(jù)。

例如：數(shù)據(jù)庫(kù)主從同步，從庫(kù)上的數(shù)據(jù)，就是一個(gè)最終的一致。

總結(jié)

• CAP可以理解為一致性，可用性，聯(lián)通與擴(kuò)展性;
• CAP三者只能取其二;
• 最常見(jiàn)的實(shí)踐是AP+最終一致性;

【本文為51CTO專(zhuān)欄作者“58沈劍”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者】

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