BASE理论

BASE理论

为什么需要BASE理论

强一致性的分布式系统或者事务性的分布式系统使用起来非常方便,不需要考虑太多,就像单机系统一样。但是,根据CAP理论,强一致性必然会影响可用性。一个可用性为 99.7% 的集群每月宕机约 129.6 分钟,这是非常严重的问题。所以,设计系统时优先选择可用性优先的 AP 方案

BASE理论是什么

BASE理论是CAP理论中的AP方案的延伸,追求的是可用性。它包括基本可用、软状态和最终一致性。

基本可用

基本可用:当分布式系统出现故障时,允许损失部分功能的可用性,保障核心功能的可用性。实现基本可用的4板斧为:

  • 流量削峰:将访问请求错开,削弱请求的峰值。
  • 延迟响应:对请求进行排队
  • 体验降级:例如显示时降低图片的清晰度和大小,以提升系统的处理能力。
  • 过载保护:对请求进行排队,如果队列已满,则清除队列中一定数量的请求。
  • 对关键服务做好限流:防止瞬时打进大量流量。
  • 利用MQ削峰填谷:对流量进行整形,使系统以一种平稳的状态运行。
  • 熔断降级

软状态

软状态:系统数据的一种过渡状态,即允许不同数据副本存在短暂的不一致。

最终一致性

最终一致性:经过一段时间的同步后,系统中的所有数据副本最终能够达到一致。

一致性的选择

几乎所有的互联网后台系统选择的都是最终一致性,如果不是必须的话,不推荐实现事务和强一致性,鼓励可用性和性能优先。

  • 如果业务的某个功能可以容忍数据短暂的不一致,就考虑使用最终一致性
  • 如果业务的某个功能无法容忍数据的延迟,就考虑使用强一致性
  • 如果是金融系统的数据,就考虑使用事务

以哪个数据为准

要实现最终一致性,首先要知道以哪个数据为准,这是实现最终一致性的关键。一般来说,有两种方式:

  • 以第一次写入的数据为准。如果你不希望存储的数据被更改,可以以它为准。
  • 以最新写入的数据为准。例如 AP 模型的 KV 存储采用的就是这种方式

实现方式

常用的有几种:

  • 读时修复:在读取数据时,系统如果检测到不同节点间的数据不一致,就自动进行修复。
  • 写时修复:在写入数据时,系统如果检测到不同节点间的数据不一致,就自动进行修复。例如节点 A 向节点 B,如果写失败了,节点 A 就将数据缓存下来,然后定时重传,修复数据的不一致。
  • 异步修复:通过定时检测数据的一致性并修复。这是最常用的方式。

因为写时修复不需要做数据一致性对比,性能消耗比较低,对系统运行影响也不大,所以我推荐你在实现最终一致性时优先实现这种方式。

在实现最终一致性的时候,我推荐同时实现自定义写一致性级别(All、Quorum、One、Any), 让用户可以自主选择相应的一致性级别,比如可以通过设置一致性级别为 All,来实现强一致性。

如何使用BASE理论

待续。

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