***** #### **1.1 CAP理論和BASE理論** * **分布式事物：** 指事物參與者、支持事物的服務器、資源服務器以及事物管理器分別于分布式系統的不同節點之上。通常一個分布式事物中會涉及對多個數據源或者業務系統的操作。 * **本地事物：** 可以采用ACID模型保證數據的嚴格一致性。但在分布式系統中，實現事物的嚴格一致性會和服務的可用性產生沖突，這是有分布式系統的特征決定的。因此，在可用性和一致性之間永遠無法存在一個兩全其美的方案，于是如何構建一個兼顧可用性和一致性的分布式系統成為一個難題，因此出現了諸如CAP和BASE這樣的分布式經典理論。 ***** 1. **CAP理論** CAP 定理（CAP theorem）又被稱作布魯爾定理（Brewer's theorem），是加州大學伯克利分校的計算機科學家埃里克·布魯爾（Eric Brewer）在 2000 年的 ACM PODC 上提出的一個猜想。2002 年，麻省理工學院的賽斯·吉爾伯特（Seth Gilbert）和南希·林奇（Nancy Lynch）發表了布魯爾猜想的證明，使之成為分布式計算領域公認的一個定理。對于設計分布式系統的架構師來說，CAP 是必須掌握的理論。 >[] 在一個分布式系統（指互相連接并共享數據的節點的集合）中，當涉及讀寫操作時，只能保證一致性（Consistence）、可用性（Availability）、分區容錯性（Partition Tolerance）三者中的兩個，另外一個必須被犧牲。  1.1 **一致性** >[] 一致性指數據在多個副本之間是否能夠保持一致性的特性。在一致性的需求下，當一個系統在數據一致的狀態下執行了更新操作后，應該保證系統的數據任然處于一致的狀態。**布魯爾提到對某個指定的客戶端來說，讀操作保證能夠返回最新的寫操作結果。** * 在分布式系統中如果能夠針對一個數據項的更新操作執行成功后，所有用戶都可以讀取到其最新的值，那么這樣的系統就被認為具有強一致性。 1.2 **可用性** >[] 可用性指系統提供的服務必須一致處于可用的狀態，對于用戶的每一個操作請求總是能夠在 **有限的時間內（指用戶的一個操作，系統必須能夠在指定的時間內返回對應的處理結果，如果超過了這個時間，系統就認為不可用）返回結果（返回結果是可用性的另一個重要指標，要求系統在完成對用戶請求處理后，返回一個正常的響應結果，失敗或者成功，而不是一個困惑的結果）**。 1.3 **分區容錯性** >[] 分區容錯性約束了一個分布式系統需要具有如下特征：分布式系統在遇到任何網絡分區故障的時候，仍熱能夠保證對外提供滿足一致性或可用性的服務，除非整合網絡環境發生了故障。 * **網絡分區** 指在分布式系統中，不同節點分布在不同的子網絡（機房或者異地網絡等）中，由于一些特殊的原因導致這些網絡之間出現網絡不連通的狀態，但是各個子網絡的內部網絡是正常的，從而導致整個系統的網絡呼喊經被切分為若干個孤立的區域。 1.4 **總結** * 在分布式環境中，我們會發現必須選擇 P（分區容忍）要素，因為網絡本身無法做到 100% 可靠，有可能出故障，所以分區是一個必然的現象。**也就是說分區容錯性是分布式系統的一個最基本要求。** * 在CAP理論中，不能同時滿足一致性、分區容忍性、可用性，而分區容忍性優勢分布式系統的基本要求，因此在架構設計的時候只能在**CA或者CP中**取舍，也就是只能在一致性或者可用性之間取舍。 1.5 **CAP理論中幾個重要的細節** * **CAP 關注的粒度是數據，而不是整個系統** C 與 A 之間的取舍可以在同一系統內以非常細小的粒度反復發生，而每一次的決策可能因為具體的操作，乃至因為牽涉到特定的數據或用戶而有所不同。但在實際設計過程中，每個系統不可能只處理一種數據，而是包含多種類型的數據，有的數據必須選擇 CP，有的數據必須選擇 AP。而如果我們做設計時，從整個系統的角度去選擇 CP 還是 AP，就會發現顧此失彼，無論怎么做都是有問題的。 * (以一個最簡單的用戶管理系統為例，用戶管理系統包含用戶賬號數據（用戶 ID、密碼）、用戶信息數據（昵稱、興趣、愛好、性別、自我介紹等）。通常情況下，用戶賬號數據會選擇 CP，而用戶信息數據會選擇 AP，如果限定整個系統為 CP，則不符合用戶信息數據的應用場景；如果限定整個系統為 AP，則又不符合用戶賬號數據的應用場景。) * **CAP 是忽略網絡延遲的。**意味著，CAP 理論中的 C 在實踐中是不可能完美實現的，在數據復制的過程中，節點 A 和節點 B 的數據并不一致。 * **正常運行情況下，不存在 CP 和 AP 的選擇，可以同時滿足 CA。**CAP 理論告訴我們分布式系統只能選擇 CP 或者 AP，但其實這里的前提是系統發生了“分區”現象。如果系統沒有發生分區現象，也就是說 P 不存在的時候（節點間的網絡連接一切正常），我們沒有必要放棄 C 或者 A，應該 C 和 A 都可以保證，這就要求架構設計的時候既要考慮分區發生時選擇 CP 還是 AP，也要考慮分區沒有發生時如何保證 CA。(同樣以用戶管理系統為例，即使是實現 CA，不同的數據實現方式也可能不一樣：用戶賬號數據可以采用“消息隊列”的方式來實現 CA，因為消息隊列可以比較好地控制實時性，但實現起來就復雜一些；而用戶信息數據可以采用“數據庫同步”的方式來實現 CA，因為數據庫的方式雖然在某些場景下可能延遲較高，但使用起來簡單。) * **放棄并不等于什么都不做，需要為分區恢復后做準備。**