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怎么理解分布式CAP原理

这期内容当中小编将会给大家带来有关怎么理解分布式CAP原理,文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述,阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

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    分布式系统的最大难点,就是各个节点的状态如何同步。CAP 定理是这方面的基本定理,也是理解分布式系统的起点。

    在理论计算机科学中,CAP定理(CAP theorem),又被称作布鲁尔定理(Brewer's theorem,这是因为在1998年,加州大学的计算机科学家 Eric Brewer 提出),它指出对于一个分布式计算系统来讲,不可能同时满足以下三点:

  • 一致性(Consistency),等同于所有节点访问同一份最新的数据副本

  • 可用性(Availability),每次请求都能获取到非错的响应--但是不保证获取到的数据是最新数据

  • 分区容错性(Partition tolerance),以实际效果而言,分区相当于对通讯的时限要求。系统如果不能在时限内达成数据一致性,就意味着发生了分区的情况,必须就当前操作在C和A之间做选择。

根据定理,分布式系统只能满足三项中的两项而不可能满足全部三项:

分区容错(Partition Tolerance)

    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。

上图中,G1 和 G2 是两台跨区的服务器。G1 向 G2 发送一条消息,G2 可能无法收到。系统设计的时候,必须考虑到这种情况。

一般来说,分区容错无法避免,因此可以认为 CAP 的 P 总是成立。CAP 定理告诉我们,剩下的 C 和 A 无法同时做到。

一致性(Consistency)

    一致性指的是 写之后的读操作必须返回该值。举个粟子:某条记录是v0,用户向G1发起一个写操作,将其改为v1,

接下来,用户的读操作的结果也是v1,这就叫一致性。

问题是,用户有可能向G2发起读操作,由于G2的值没有发生变化,因此返回的是v0。G1和G2读操作的结果不一致。

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

这样的话,用户向 G2 发起读操作,也能得到 v1。

可用性(Availability)

    可用性指的是只要用户给出请求,就必须给用户回应。

用户可以选择向 G1 或 G2 发起读操作。不管是哪台服务器,只要收到请求,就必须告诉用户,到底是 v0 还是 v1,否则就不满足可用性。

一致性和可用性的矛盾

一致性和可用性,为什么不可能同时成立?答案很简单,因为可能通信失败(即出现分区容错)。

如果保证 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,才能重新开放读写。锁定期间,G2 不能读写,即丧失了可用性。

如果保证 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 无法同时做到一致性和可用性。系统设计时只能选择一个目标。如果追求一致性,那么无法保证所有节点的可用性;如果追求所有节点的可用性,那就没法做到一致性。

上述就是小编为大家分享的怎么理解分布式CAP原理了,如果刚好有类似的疑惑,不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识,欢迎关注创新互联行业资讯频道。


本文名称:怎么理解分布式CAP原理
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