大部分人解释这 CAP 定律时,常常简单的表述为:“一致性、可用性、分区容错性三者你只能同时达到其中两个,不可能同时达到”。实际上这是一个非常具有误导性质的说法,而且在 CAP 理论诞生 12 年之后,CAP 之父也在 2012 年重写了之前的论文。
当发生网络分区的时候,如果我们要继续服务,那么强一致性和可用性只能 2 选 1。也就是说当网络分区之后 P 是前提,决定了 P 之后才有 C 和 A 的选择。也就是说分区容错性(Partition tolerance)我们是必须要实现的。
简而言之就是:CAP 理论中分区容错性 P 是一定要满足的,在此基础上,只能满足可用性 A 或者一致性 C。因此,分布式系统理论上不可能选择 CA 架构,只能选择 CP 或者 AP 架构。
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CAP 理论回顾:CAP 理论,也被称为 CAP 协议,指的是在一个分布式系统中,最多只能同时满足「一致性(Consistency)」、「可用性(Availability)」和「分区容错性(Partition tolerance)」这三项中的两项,不可能三者兼顾。
大部分人解释这 CAP 定律时,常常简单的表述为:“一致性、可用性、分区容错性三者你只能同时达到其中两个,不可能同时达到”。实际上这是一个非常具有误导性质的说法,而且在 CAP 理论诞生 12 年之后,CAP 之父也在 2012 年重写了之前的论文。
当发生网络分区的时候,如果我们要继续服务,那么强一致性和可用性只能 2 选 1。也就是说当网络分区之后 P 是前提,决定了 P 之后才有 C 和 A 的选择。也就是说分区容错性(Partition tolerance)我们是必须要实现的。
简而言之就是:CAP 理论中分区容错性 P 是一定要满足的,在此基础上,只能满足可用性 A 或者一致性 C。
因此,分布式系统理论上不可能选择 CA 架构,只能选择 CP 或者 AP 架构。
BASE 理论是由 eBay 架构师提出的。BASE 是对 CAP 中一致性和可用性权衡的结果,其来源于对大规模互联网分布式系统实践的总结,是基于 CAP 定律逐步演化而来。其核心思想是即使无法做到强一致性,但每个应用都可以根据自身业务特点,才用适当的方式来使系统打到最终一致性。
BASE 理论 是 Basically Available(基本可用),Soft State(软状态)和 Eventually Consistent(最终一致性)三个短语的缩写。
什么是基本可用呢?假设系统,出现了不可预知的故障,但还是能用,相比较正常的系统而言:
什么是软状态呢?相对于原子性而言,要求多个节点的数据副本都是一致的,这是一种“硬状态”。
软状态指的是:允许系统中的数据存在中间状态,并认为该状态不影响系统的整体可用性,即允许系统在多个不同节点的数据副本存在数据延时。
上面说软状态,然后不可能一直是软状态,必须有个时间期限。在期限过后,应当保证所有副本保持数据一致性,从而达到数据的最终一致性。这个时间期限取决于网络延时、系统负载、数据复制方案设计等等因素。
而在实际工程实践中,最终一致性分为5种:
在实际的实践中,这 5 种系统往往会结合使用,以构建一个具有最终一致性的分布式系统。
实际上,不只是分布式系统使用最终一致性,关系型数据库在某个功能上,也是使用最终一致性的。比如备份,数据库的复制过程是需要时间的,这个复制过程中,业务读取到的值就是旧的。当然,最终还是达成了数据一致性。这也算是一个最终一致性的经典案例。
总体来说BASE理论面向的是大型高可用、可扩展的分布式系统。与传统 ACID 特性相反,不同于 ACID 的强一致性模型,BASE 提出通过牺牲强一致性来获得可用性,并允许数据段时间内的不一致,但是最终达到一致状态。同时,在实际分布式场景中,不同业务对数据的一致性要求不一样。因此在设计中,ACID 和 BASE 理论往往又会结合使用。
总体来说 BASE 理论面向的是大型高可用、可扩展的分布式系统。与传统 ACID 特性相反,不同于 ACID 的强一致性模型,BASE 提出通过牺牲强一致性来获得可用性,并允许数据段时间内的不一致,但是最终达到一致状态。同时,在实际分布式场景中,不同业务对数据的一致性要求不一样。因此在设计中,ACID 和 BASE 理论往往又会结合使用。
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