分布式CAP原则(CAP定理)

CAP原则又称CAP定理,指的是在一个分布式系统中, Consistency(一致性)、 Availability(可用性)、Partition tolerance(分区容错性),三者不可得兼。

CAP原则是NOSQL数据库的基石。Consistency(一致性)。 Availability(可用性)。Partition tolerance(分区容错性)。


分布式系统的CAP理论:理论首先把分布式系统中的三个特性进行了如下归纳:

  1. 一致性(C):每次读取要么获得最近写入的数据,要么获得一个错误。
  2. 可用性(A):每次请求都能获得一个(非错误)响应,但不保证返回的是最新写入的数据(对应HA,机器故障时仍然能够提供服务)。
  3. 分区容错性(P):尽管任意数量的消息被节点间的网络丢失(或延迟),系统仍继续运行(网络分区/网络故障时仍然能够提供服务)。

CAP理论的经典解析

CAP 定理是分布式系统设计中最基础,也是最为关键的理论。它指出,分布式数据存储不可能同时满足以下三个条件:一致性,可用性,分区容错性。

CAP 定理表明,在存在网络分区的情况下,一致性和可用性必须二选一。当网络发生分区(不同节点之间的网络发生故障或者延迟较大)时,要么失去一致性(允许不同分区的数据写入),要么失去可用性(识别到网络分区时停止服务)。而在没有发生网络故障时,即分布式系统正常运行时,一致性和可用性是可以同时被满足的。这里需要注意的是,CAP 定理中的一致性与 ACID 数据库事务中的一致性截然不同。ACID 的 C 指的是事务不能破坏任何数据库规则,如键的唯一性。与之相比,CAP 的 C 仅指单一副本这个意义上的一致性,因此只是 ACID 一致性约束的一个严格的子集。

CAP 理论看起来难理解,其实只要抓住一个核心点就能推导出来,不用死记硬背。在出现网络分区的时候,

如果系统不允许写入,那么意味着降低了系统的可用性,但不同分区的数据能够保持一致,即选择了一致性。
如果系统允许写入,那么意味着不同分区之间的数据产生不一致,系统可用性得到保障,即选择可用性。

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