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分布式事務「2020年」必學，升職加薪你準備好了嗎？

事務的基本概念

事務的四大特性ACID

分布式事務產(chǎn)生的場景

前言

通過前面的學習，我們了解到了分布式的基礎(chǔ)概念，與本地事務不同的是，分布式系統(tǒng)之所以叫分布式系統(tǒng)，是因為提供服務的若干個節(jié)點分布在不同機器上，相互之間通過網(wǎng)絡交互，不能因為有一點網(wǎng)絡問題就導致整個系統(tǒng)無法提供服務，網(wǎng)絡因素成為了分布式事務的考量標準之一。因此，分布式事務需要進一步的理論基礎(chǔ)，接下來，我們先來學習一下分布式事務的CAP理論。

在講解分布式事務事務控制解決方案之前需要先學習一些基礎(chǔ)理論，通過理論知識指導我們確定分布式事務控制的目標，從而幫助我們理解每個解決方案。

一、CAP理論

CAP是Consistency、Avaliability、Partitiontolerance三個詞語的縮寫，分別表示一致性、可用性、分區(qū)容忍性。

為了方便對CAP理論的理解，我們結(jié)合電商系統(tǒng)中的一些業(yè)務場景來理解CAP，如下圖，是商品信息管理的執(zhí)行流程：

執(zhí)行流程如下：

（1）商品請求主數(shù)據(jù)庫寫入商品信息（添加商品、修改商品、刪除商品）；

（2）主數(shù)據(jù)庫向商品服務響應寫入成功；

（3）商品服務請求從數(shù)據(jù)庫讀取商品信息；

1.1 C - 一致性

一致性是寫操作后的讀操作可以讀取到最新的數(shù)據(jù)狀態(tài)，當數(shù)據(jù)分布在多個節(jié)點時，從任意節(jié)點讀取到的數(shù)據(jù)都是最新的狀態(tài)。

上圖中，商品信息的讀寫要滿足一致性就是要實現(xiàn)如下目標：

（1）商品服務寫入主數(shù)據(jù)庫成功，則向從數(shù)據(jù)庫查詢新數(shù)據(jù)也成功。

（2）商品服務寫入主數(shù)據(jù)庫失敗，則向從數(shù)據(jù)庫查詢新數(shù)據(jù)也失敗。

如何實現(xiàn)一致性？

（1）寫入主數(shù)據(jù)庫后要將數(shù)據(jù)同步到從數(shù)據(jù)庫。

（2）寫入主數(shù)據(jù)庫后，在向從數(shù)據(jù)庫同步期間要將從數(shù)據(jù)庫鎖定，待同步完成后再釋放鎖，以免在新數(shù)據(jù)庫寫入成功后，向從數(shù)據(jù)庫查詢到舊的數(shù)據(jù)。

分布式一致性的特點：

（1）由于存在數(shù)據(jù)同步的過程，寫操作的相應會有一定延遲。

（2）為了保證數(shù)據(jù)一致性會對資源暫時鎖定，待數(shù)據(jù)同步完成釋放鎖定資源。

（3）如果請求數(shù)據(jù)同步失敗的節(jié)點則會返回錯誤信息，一定不會返回舊信息。

1.2 A – 可用性

可用性是指任何事務操作都可以得到相應結(jié)果，且不會出現(xiàn)響應超時或響應錯誤。

上圖中，商品信息的讀取要滿足可用性就是要實現(xiàn)如下目標：

（1）從數(shù)據(jù)庫接收到查詢的請求則立即能夠響應數(shù)據(jù)查詢結(jié)果。

（2）從數(shù)據(jù)庫查詢不允許出現(xiàn)響應超時或者響應錯誤。

如何實現(xiàn)可用性？

（1）寫入主數(shù)據(jù)庫要將數(shù)據(jù)同步到從數(shù)據(jù)庫。

（2）由于要保證從數(shù)據(jù)庫的可用性，不可將從數(shù)據(jù)庫中的資源鎖定。

（3）即時數(shù)據(jù)還沒有同步過來，從數(shù)據(jù)庫也要返回要查詢的數(shù)據(jù)，哪怕是舊數(shù)據(jù)，如果連舊數(shù)據(jù)也沒有則可以按照約定返回一個默認信息，但不能返回錯誤或相應超時。

分布式系統(tǒng)可用性的特點：

（1）所有請求都有響應，且不會出現(xiàn)響應超時或者響應錯誤。

1.3 P – 分區(qū)容忍性

通常分布式系統(tǒng)的各個節(jié)點部署在不同的子網(wǎng)，這就是網(wǎng)絡分區(qū)，不可避免的會出現(xiàn)由于網(wǎng)絡問題而導致節(jié)點之間通信失敗，此時仍可對外提供服務，這叫分區(qū)容忍性。

上圖中，商品信息讀寫要滿足分區(qū)容忍性就是要實現(xiàn)如下目標：

（1）主數(shù)據(jù)向從數(shù)據(jù)庫同步數(shù)據(jù)失敗不影響讀寫操作。

（2）一個節(jié)點掛掉不影響另一個節(jié)點對外提供服務。

如何實現(xiàn)分區(qū)容忍性？

（1）盡量使用異步取代同步操作，例如使用異步方式將數(shù)據(jù)從主數(shù)據(jù)庫同步到從數(shù)據(jù)庫，這樣節(jié)點之間有效的實現(xiàn)松耦合。

（2）添加從數(shù)據(jù)庫節(jié)點，其中一個節(jié)點掛掉其它節(jié)點提供服務。

分布式分區(qū)容忍性的特點：

（1）分區(qū)容忍性是分布式系統(tǒng)具備的基本能力。

二、CAP組合方式

在所有的分布式事務場景中不會同時具備CAP三個特性，因為在具備了P的前提下C和A是不能共存的。

下圖滿足了P即表示實現(xiàn)了分區(qū)容忍性：

分區(qū)容忍的含義：

（1）主數(shù)據(jù)庫通過網(wǎng)絡向從數(shù)據(jù)庫同步數(shù)據(jù)，可以認為主從數(shù)據(jù)庫部署在不同的分區(qū)上，通過網(wǎng)絡進行交互。

（2）當主數(shù)據(jù)庫和從數(shù)據(jù)庫之間的網(wǎng)絡出現(xiàn)問題不影響主數(shù)據(jù)庫和從數(shù)據(jù)庫對外提供服務。

（3）其一個節(jié)點掛掉不影響另一個節(jié)點對外提供服務。

如果要實現(xiàn)C則必須保證數(shù)據(jù)一致性，在數(shù)據(jù)同步的時候為防止向從數(shù)據(jù)庫查詢的不一致則需要從數(shù)據(jù)庫鎖定，待完成同步之后解鎖，如果同步失敗從數(shù)據(jù)庫要返回錯誤信息或超時信息。

如果要實現(xiàn)A則必須保證數(shù)據(jù)可用性，不管任何時候都可以向從數(shù)據(jù)庫進行查詢數(shù)據(jù)，并且不能夠返回錯誤信息或者超時信息

通過分析在滿足P的前提下，C和A存在矛盾。

所以在生產(chǎn)中對分布式事務處理時需要根據(jù)需求來確定滿足CAP的哪兩個方面。

1.1 CA組合

CA組合就是保證一致性和可用性，放棄分區(qū)容忍性，即不進行分區(qū)，不考慮由于網(wǎng)絡不通或節(jié)點掛掉的問題。那么系統(tǒng)將不是一個標準的分布式系統(tǒng)，我們最常用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就滿足了CA。

1.2 CP組合

CP組合就是保證一致性和分區(qū)容忍性，放棄可用性。Zookerper就是追求強一致性，放棄了可用性，還有跨行轉(zhuǎn)賬，一次轉(zhuǎn)賬請求要等待雙方銀行系統(tǒng)都完成整個事務才能完成。

1.3 AP組合

AP組合就是保證可用性和分區(qū)容忍性，放棄一致性。這是分布式系統(tǒng)設計時的選擇。

三、小結(jié)

通過上面我們學習了CAP的基礎(chǔ)理論知識，CAP是一個已經(jīng)證實的理論：一個分布式系統(tǒng)做多只能滿足CAP中的兩項，為達到良好的響應性能來提高用戶體驗，因此一般會做出如下選擇：保證A和P，舍棄C強一致性，保證最終一致性。

分布式事務解決方案「手寫代碼」：http://t.cn/AieNUirK

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的cap理论具体含义_分布式事务的CAP理论的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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