怎么理解分布式CAP原理

這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會(huì)給大家?guī)?lái)有關(guān)怎么理解分布式CAP原理，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

    分布式系統(tǒng)的最大難點(diǎn)，就是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)如何同步。CAP 定理是這方面的基本定理，也是理解分布式系統(tǒng)的起點(diǎn)。

    在理論計(jì)算機(jī)科學(xué)中，CAP定理（CAP theorem），又被稱作布魯爾定理（Brewer's theorem，這是因?yàn)樵?998年，加州大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Eric Brewer 提出），它指出對(duì)于一個(gè)分布式計(jì)算系統(tǒng)來(lái)講，不可能同時(shí)滿足以下三點(diǎn)：

• 一致性（Consistency），等同于所有節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)同一份最新的數(shù)據(jù)副本

• 可用性（Availability），每次請(qǐng)求都能獲取到非錯(cuò)的響應(yīng)--但是不保證獲取到的數(shù)據(jù)是最新數(shù)據(jù)

• 分區(qū)容錯(cuò)性（Partition tolerance），以實(shí)際效果而言，分區(qū)相當(dāng)于對(duì)通訊的時(shí)限要求。系統(tǒng)如果不能在時(shí)限內(nèi)達(dá)成數(shù)據(jù)一致性，就意味著發(fā)生了分區(qū)的情況，必須就當(dāng)前操作在C和A之間做選擇。

根據(jù)定理，分布式系統(tǒng)只能滿足三項(xiàng)中的兩項(xiàng)而不可能滿足全部三項(xiàng)：

分區(qū)容錯(cuò)（Partition Tolerance）

    大多數(shù)分布式系統(tǒng)都分布在多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)就叫做一個(gè)區(qū)（partition）。分區(qū)容錯(cuò)的意思是，區(qū)間通信可能失敗。比如，一臺(tái)服務(wù)器放在中國(guó)，另一臺(tái)服務(wù)器放在美國(guó)，這就是兩個(gè)區(qū)，它們之間可能無(wú)法通信。

上圖中，G1 和 G2 是兩臺(tái)跨區(qū)的服務(wù)器。G1 向 G2 發(fā)送一條消息，G2 可能無(wú)法收到。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須考慮到這種情況。

一般來(lái)說(shuō)，分區(qū)容錯(cuò)無(wú)法避免，因此可以認(rèn)為 CAP 的 P 總是成立。CAP 定理告訴我們，剩下的 C 和 A 無(wú)法同時(shí)做到。

一致性（Consistency）

    一致性指的是 寫之后的讀操作必須返回該值。舉個(gè)粟子：某條記錄是v0，用戶向G1發(fā)起一個(gè)寫操作，將其改為v1，

接下來(lái)，用戶的讀操作的結(jié)果也是v1，這就叫一致性。

問(wèn)題是，用戶有可能向G2發(fā)起讀操作，由于G2的值沒(méi)有發(fā)生變化，因此返回的是v0。G1和G2讀操作的結(jié)果不一致。

為了讓 G2 也能變?yōu)?v1，就要在 G1 寫操作的時(shí)候，讓 G1 向 G2 發(fā)送一條消息，要求 G2 也改成 v1。

這樣的話，用戶向 G2 發(fā)起讀操作，也能得到 v1。

可用性（Availability）

    可用性指的是只要用戶給出請(qǐng)求，就必須給用戶回應(yīng)。

用戶可以選擇向 G1 或 G2 發(fā)起讀操作。不管是哪臺(tái)服務(wù)器，只要收到請(qǐng)求，就必須告訴用戶，到底是 v0 還是 v1，否則就不滿足可用性。

一致性和可用性的矛盾

一致性和可用性，為什么不可能同時(shí)成立？答案很簡(jiǎn)單，因?yàn)榭赡芡ㄐ攀。闯霈F(xiàn)分區(qū)容錯(cuò)）。

如果保證 G2 的一致性，那么 G1 必須在寫操作時(shí)，鎖定 G2 的讀操作和寫操作。只有數(shù)據(jù)同步后，才能重新開(kāi)放讀寫。鎖定期間，G2 不能讀寫，即喪失了可用性。

如果保證 G2 的可用性，那么勢(shì)必不能鎖定 G2，所以一致性不成立。

綜上所述，G2 無(wú)法同時(shí)做到一致性和可用性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)只能選擇一個(gè)目標(biāo)。如果追求一致性，那么無(wú)法保證所有節(jié)點(diǎn)的可用性；如果追求所有節(jié)點(diǎn)的可用性，那就沒(méi)法做到一致性。

上述就是小編為大家分享的怎么理解分布式CAP原理了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。