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关于后端:CAP原则

CAP 准则

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

  • 一致性 : 所有的分布式节点都要保证数据一致性;
  • 可用性 : 在集群中一部分节点生效后, 残余节点还能提供同样的服务 **[高可用]**
  • 分区容忍性 : 当网络呈现问题时, 服务呈现分区的景象 [在整个零碎中某个局部,挂掉了,或者宕机了,并不影响整个零碎的运作与应用 – 个人观点];

这三个概念所介绍的就是常见的分布式系统中会常常遇到的问题。

  1. 一致性(Consistency,C):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。(等同于所有节点拜访同一份最新的数据正本)。
  2. 可用性(Availability,A):在一个分布式系统的集群中一部分节点故障后,该集群是否还可能失常响应客户端的读写申请。(对数据更新具备高可用性)。
  3. 分区容错性(Partition tolerance,P):大多数的分布式系统都散布在多个子网络中,而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。比方阿里巴巴的服务器(不晓得各位有没有发现,不论你到那个城市去,你拜访的服务器总是该城市的,其中应用 了算法,因为篇幅无限就不再这儿一一解说了),一台服务器放在上海,另一台服务器放在北京,这就是两个区,它们之间可能存在无奈通信的状况。在一个分布式系统中个别分区容错是无奈防止的,因而能够认为 CAP 中的 P 总是成立的。CAP 实践通知咱们,在 C 和 A 之间是无奈同时做到。

C- A 不能同时满足的解释:

如果 C 是第一需要的话,那么会影响 A 的性能,因为要数据同步,不然申请后果会有差别,然而数据同步会耗费工夫,期间可用性就会升高;
如果 A 是第一需要,那么只有有一个服务在,就能失常承受申请,然而对与返回后果变不能保障,起因是,在分布式部署的时候,数据统一的过程不可能想切线路那么快;

官网解释

1998 年,加州大学的计算机科学家 Eric Brewer 提出,分布式系统有三个指标。

  • Consistency
  • Availability
  • Partition tolerance

它们的第一个字母别离是 C、A、P。

Eric Brewer 说,这三个指标不可能同时做到。这个论断就叫做 CAP 定理。

  1. Partition tolerance

先看 Partition tolerance,中文叫做 ” 分区容错 ”。

大多数分布式系统都散布在多个子网络。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 。比方,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,它们之间可能无奈通信。

上图中,G1 和 G2 是两台跨区的服务器。G1 向 G2 发送一条音讯,G2 可能无奈收到。零碎设计的时候,必须思考到这种状况。

一般来说,分区容错无奈防止,因而能够认为 CAP 的 P 总是成立。CAP 定理通知咱们,剩下的 C 和 A 无奈同时做到。

  1. Consistency 一致性

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Consistency 中文叫做 ” 一致性 ”。意思是,写操作之后的读操作,必须返回该值。举例来说,某条记录是 v0,用户向 G1 发动一个写操作,将其改为 v1。

接下来,用户的读操作就会失去 v1。这就叫一致性。

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问题是,用户有可能向 G2 发动读操作,因为 G2 的值没有发生变化,因而返回的是 v0。G1 和 G2 读操作的后果不统一,这就不满足一致性了。

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

这样的话,用户向 G2 发动读操作,也能失去 v1。

  1. Availability

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Availability 中文叫做 ” 可用性 ”,意思是只有收到用户的申请,服务器就必须给出回应。

用户能够抉择向 G1 或 G2 发动读操作。不论是哪台服务器,只有收到申请,就必须通知用户,到底是 v0 还是 v1,否则就不满足可用性。

  1. Consistency 和 Availability 的矛盾

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一致性和可用性,为什么不可能同时成立?

答案很简略,因为可能通信失败(即呈现分区容错)。

  • 如果保障 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,能力从新凋谢读写。锁定期间,G2 不能读写,没有可用性不。
  • 如果保障 G2 的可用性,那么势必不能锁定 G2,所以一致性不成立。

* 综上所述,G2 无奈同时做到一致性和可用性。零碎设计时只能抉择一个指标。如果谋求一致性,那么无奈保障所有节点的可用性;如果谋求所有节点的可用性,那就没法做到一致性。

读者问,在什么场合,可用性高于一致性?

举例来说,公布一张网页到 CDN,多个服务器有这张网页的正本。起初发现一个谬误,须要更新网页,这时只能每个服务器都更新一遍。

一般来说,网页的更新不是特别强调一致性。短时期内,一些用户拿到老版本,另一些用户拿到新版本,问题不会特地大。当然,所有人最终都会看到新版本。所以,这个场合就是可用性高于一致性。

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