分布式系统专题第二章-CAP理论

Posted by Ethan Blog on February 5, 2022

CAP理论

CAP理论在互联网界有着广泛的知名度,知识稍微宽泛一点的工程师都会把其作为衡量系统设计的准则。大家都非常清楚地理解了CAP:任何分布式系统在可用性、一致性、分区容错性方面,不能兼得,最多只能得其二,因此,任何分布式系统的设计只是在三者中的不同取舍而已。

CAP是 Consistency、Availability、Partition tolerance三个词语的缩写,分别表示一致性、可用性、分区容忍性。

  • 一致性(consistency) 在分布式系统中的所有数据备份,在同一时刻是否同样的值。(等同于所有节点访问同一份最新的数据副本)
  • 可用性(Availability) 在集群中一部分节点故障后,集群整体是否还能响应客户端的读写请求。(对数据更新具备高可用性)
  • 分区容惜性(Partitiontolerance) 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,一台服务器放在中国,另一台服务器放在美国,这就是两个区,它们之间可能无法通信。

CAP原则指的是,这三个要素最多只能同时实现两点,不可能三者兼顾 cap

CAP原则指的是,这三个要素最多只能同时实现两点,不可能三者兼顾

  • CA without P:如果不要求P(不允许分区),则C(强一致性)和A(可用性)是可以保证的。但其实分区不是你想不想的问题,而是始终会存在,因此CA的系统更多的是允许分区后各子系统依然保持CA。
  • CP without A:如果不要求A(可用),相当于每个请求都需要在Server之间强一致,而P(分区)会导致同步时间无限延长,如此CP也是可以保证的。很多传统的数据库分布式事务都属于这种模式
  • AP wihtout C:要高可用并允许分区,则需放弃一致性。一旦分区发生,节点之间可能会失去联系,为了高可用,每个节点只能用本地数据提供服务,而这样会导致全局数据的不一致性。现在众多的NoSQL都属于此类。

总结

通过上面我们已经学习了CAP理论的相关知识,CAP是一个已经被证实的理论:一个分布式系统最多只能同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容忍性(Partition tolerance)这三项中的两项。它可以作为我们进行架构设计、技术选型的考量标准。对于多数大型互联网应用的场景,结点众多、部署分散,而且现在的集群规模越来越大,所以节点故障、网络故障是常态,而且要保证服务可用性达到N个9(99.99…%),并要达到良好的响应性能来提高用户体验,因此一般都会做出如下选择:保证P和A,舍弃C强一致,保证最终一致性。