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CAP原则和BASE的学习

分布式系统(distributed system)正变得越来越重要,现在大型网站几乎都是分布式的。
分布式系统的最大难点,就是各个节点的状态如何同步。CAP 原则是这方面的基本,下面我们就来了解一下CAP原则和其权衡的结果BASE。

CAP原则

CAP原则又称CAP定理,指的是在一个分布式系统中, Consistency(一致性)、 Availability(可用性)、Partition tolerance(分区容错性),三者不可兼得。

  • 一致性(C):在分布式系统中的所有数据备份,在同一时刻是否同样的值。(注意这个的C和数据库事务ACID中的C是不同的含义,要注意区分)
  • 可用性(A):在用户访问系统时,系统是否还能响应客户端的读写请求。
  • 分区容错性(P):分布式系统在遇到某节点或网络分区故障的时候,仍然能够对外提供满足一致性或可用性的服务。

如下图:

CAP原则

由于分区容忍性是分布式的最基本要求,大部分的分布式系统都是在C和A之间做选择。

BASE

BASE是Basically Available(基本可用)、Soft state(软状态)和Eventually consistent(最终一致性)三个短语的简写。

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系统分布式实践的结论,是基于CAP定理逐步演化而来的,其核心思想是即使无法做到强一致性(Strong consistency),但每个应用都可以根据自身的业务特点,采用适当的方式来使系统达到最终一致性(Eventual consistency)。

接下来我们着重对BASE中的三要素进行详细讲解。

基本可用:指分布式系统在出现不可预知故障的时候,允许损失部分可用性。
注意,这绝不等价于系统不可用,以下两个就是“基本可用”的典型例子:

响应时间上的损失:正常情况下,一个在线搜索引擎需要0.5秒内返回给用户相应的查询结果,但由于出现异常(比如系统部分机房发生断电或断网故障),查询结果的响应时间增加到了1~2秒。
功能上的损失:正常情况下,在一个电子商务网站上进行购物,消费者几乎能够顺利地完成每一笔订单,但是在一些节日大促购物高峰的时候,由于消费者的购物行为激增,为了保护购物系统的稳定性,部分消费者可能会被引导到一个降级页面。

软状态状态:是指允许系统中的数据存在中间状态,并认为该中间状态的存在不会影响系统的整体可用性,即允许系统在不同节点的数据副本之间进行数据同步的过程存在延时。

最终一致性:强调的是系统中所有的数据副本,在经过一段时间的同步后,最终能够达到一个一致的状态。因此,最终一致性的本质是需要系统保证最终数据能够达到一致,而不需要实时保证系统数据的强一致性。

参考资料:
CAP原则 - 百科

文章作者: 毛毛是只猫
文章链接: http://lshaolin.github.io/posts/a2fb19c9/
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