架构CAP定理说明

在说明CAP定理前必须提到分布式(Distributed System)

分布式是目前各种大型系统的首选

分布式系统的最大难点,就是各个节点的状态如何同步

CAP 定理是这方面的基本定理,也是理解分布式系统的基本定理

该定理是由加州大学的计算机科学家 Eric Brewer 于1998年提出

他提出分布式系统有三个指标:


Consistency(一致性)

Availability(可用性)

Partition tolerance(分区容错)

它们的第一个字母分别是 C、A、P。

Eric Brewer 说,这三个指标不可能同时做到。

这个结论就叫做 CAP 定理

一、Partition tolerance(分区容错)

大多数分布式系统都分布在多个子网络。每个子网络就叫做一个区(partition)。

分区容错的意思是,区间通信可能失败。

比如一台杭州服务器G1,一台贵州服务器G2,他们就是两个区,它们之间可能无法通信。


系统设计的时候,必须考虑到这种情况。

一般来说,分区容错无法避免,因此可以认为 CAP 定理中的的 P 总是成立。

根据CAP 定理,如果P总是成立,那么剩下的 C 和 A就 无法同时做到。

二、Consistency(一致性)

什么叫一致性?

用户(client)往服务器(G1)上的发起更改某条记录(v0)的内容为v1


接下来用户(client)的读操作就会得到新内容(v1),这就叫一致性。

可问题是,用户(client)也可能读操作分布系统里的另外一个服务器(G2),这个时候得到的结果就还是旧内容(v0)


为了让 G2 也能变为 v1,就要在 G1 写操作的时候,让 G1 向 G2 发送一条消息,要求 G2 也改成 v1。


这样的话,用户向 G2 发起读操作,也能得到 v1。


这也是CAP定理中的Consistency(一致性)

三、Availability(可用性)

什么叫可用性呢?意思是只要收到用户的请求,服务器就必须给出回应。

也就是说,用户可以选择向 G1 或 G2 发起读操作。但不管是哪台服务器,只要收到请求,就必须告诉用户结果,不管到底是 v0 还是 v1,否则就不满足可用性。

那么,一致性和可用性,为什么不可能同时成立?

因为G1和G2存在不能通讯的可能(即出现分区容错);

如果保证 G2 的一致性,那么 G1 必须在写操作时,锁定 G2 的读操作和写操作。只有数据同步后,才能重新开放读写。锁定期间,G2 不能读写,没有可用性。

如果保证 G2 的可用性,那么势必不能锁定 G2,所以一致性不成立。(感觉有点头晕!!)

在做系统设计的时候,如何平衡?如何取舍?这些都应该根据实际情况实际处理。

那么问题来了,有没有一种情况是不出现分区容错的呢?

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