22.CAP理论

我只是一个虾纸丫 提交于 2019-12-21 16:39:13

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 CAP理论有以下两个版本:

  • 第一个版本的解释:对于一个分布式计算系统,不可能同时满足一致性(Consistence)、可用性(Availability)、分区容错性(Partition Tolerance)三个设计约束。
  • 第二个版本的解释:在一个分布式系统(指互相连接并共享数据的节点的集合)中,当涉及读写操作时,只能保证一致性(Consistence)、可用性(Avaliability)、分区容错性(Partition Tolerance)三者中的两个,另外一个必须牺牲。

对比两个版本的定义,有几个很关键的差异:

  • 第二版定义了什么才是CAP理论讨论的分布式系统,强调了两点:interconnected和Share data (连接和数据共享),为何要强调这两点呢?因为分布式系统并不一定会互联和共享数据。最简单的如Memcache集群,相互之间没有连接和数据共享,因此Memcache集群这类分布式系统不符合CAP理论探讨的对象;而Mysql集群就是互联和进行数据复制的,因此是CAP理论讨论的对象。
  • 第二版强调了write/read pair,也就是说,CAP理论关注的是数据的读写操作,而不是分布式系统中的所有功能。如Zookeeper的选举机制就不是CAP探讨的对象。

所以,相比来说,第二版定义更加精确。

一致性

  • 第一版:所有节点在同一时刻都能看到相同的数据。
  • 第二版:对某个指定的客户端来说,读操作保证能返回最新的写操作结果。

两版的差异点表现:第一版从节点node角度描述,第二版从客户端client的角度描述。

可用性

  • 第一版:每个请求都能得到成功或失败的响应。
  • 第二版:非故障节点在合理的时间内返回合理的响应(不是错误和超时的响应)

分区容错性

  • 第一版:出现消息丢失或都分区错误时系统能继续运行。
  • 第二版:当出现网络分区后,系统能继续“履行职责”。

对比两版本解释,第一版直接说原因,即message loss造成了分区,但message loss定义有点侠隘,因为通常我们说的message loss(丢包)只是网络故障中的一种;第二版直接说现象,即发生了分区现象,不管是什么原因,可能是丢包,也可能是网络中断,还有可能是拥塞,只要导致了网络分区,都通通算在里面。

CAP应用

虽然CAP理论中定义的三个要素中只能取两个,但放到分布式环境下来考虑,我们会发现必须选择分区容错性,因为网络本身无法做到100%可靠,可能出现故障,所以分区是一个必然的现象。如果我们选择了CA,放弃了P,那么当发生分区现象时,为了保证C,系统需要禁写入,当有写入请求时,系统返回error,这又和A冲突了,因为A要求的是返回no error和no timeout。因此分布式系统理论上不可能选择CA架构,只能选择CP或AP。

CP -Consistency/Partition Tolerance

如图:

N1节点上的数据已经更新到了y,但N1和N2之前的复制通道中断,数据y无法同步到N2,N2节点上的数据还是x。为了保证一致性,当发生分区现象后,这时客户端C访问N2时,N2需要返回Error,提示客户端C"系统现在发生了错误",这种处理方式违背了可用性(Availability)的要求,因此CAP三者只能满足CP。

AP -Availability/Partion Tolerance

如图

N1节点上的数据已经更新到了y,由于N1和N2之间的复制通道中断,数据y无法同步到N2,N2节点上的数据还是x。为了保证可用性,当发生分区现象后,这时客户端C访问N2时,N2将当前自己拥有的数据x返回给客户端C了,而实际上当前最新的数据已经是y了,这就不满足一致性(Consistency)的要求了,因此CAP三者只能满足AP。

 

 

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