前言

我們學(xué)習(xí)分布式系統(tǒng)，就一定聽說過CAP定理，尤其在學(xué)習(xí)分布式事務(wù)時(shí)，都是以這個(gè)定理作為開場(chǎng)。這個(gè)定理起源于柏克萊加州大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家埃里克·布魯爾在2000年的分布式計(jì)算原則研討會(huì)上提出的一個(gè)猜想。 在2002年，麻省理工學(xué)院的賽斯·吉爾伯特和南希·林奇發(fā)表了布魯爾猜想的證明，使之成為一個(gè)定理。

讀者福利：Java分布式中間件學(xué)習(xí)筆記共享。

定理討論了在兩個(gè)互相矛盾的請(qǐng)求到達(dá)彼此連接不通的兩個(gè)不同的分布式節(jié)點(diǎn)的時(shí)候的處理方案。

CAP針對(duì)對(duì)象

先上個(gè)圖

上圖中，是我們常見的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，web服務(wù)集群化，mysql數(shù)據(jù)庫做主從，數(shù)據(jù)庫做主從可實(shí)現(xiàn)讀寫分離，分擔(dān)壓力。

我們看到Mysql數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，可以進(jìn)行分布式部署（集群方式，也支持單機(jī)），研發(fā)Mysql數(shù)據(jù)庫的工程師是要完成很多業(yè)務(wù)點(diǎn)（如：最基本的對(duì)數(shù)據(jù)增刪改查）。其中有很重要的點(diǎn)就是CAP定理的平衡。

所謂的CAP定理，是針對(duì)分布式系統(tǒng)闡述的，如在分布式環(huán)境下，Mysql是怎么平衡CAP的？

說了半天的CAP，到底什么是CAP定理？我們先看一下C、A、P各是什么含義？

CAP的定義

一、C全稱Consistency（一致性）

這個(gè)表示所有節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)是一致的。

如：上圖用戶寫了一篇文章A，數(shù)據(jù)插入到主Mysql。這時(shí)其他用戶讀寫這篇文章時(shí)，要必須能夠讀到。
因?yàn)樽x取請(qǐng)求是走的從Mysql，就必須要求主mysql和從mysql同時(shí)更新了數(shù)據(jù)。

二、A全稱Availability（可用性）

每一個(gè)非故障節(jié)點(diǎn)，都能夠?qū)γ恳粋€(gè)請(qǐng)求做出響應(yīng)。說白了就是某個(gè)節(jié)點(diǎn)壞了，不能影響其他的節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)。

如：主mysql掛了，但他不影響從mysql節(jié)點(diǎn)對(duì)外提供服務(wù)，用戶還是可以讀取數(shù)據(jù)的，只是不能寫而已。
（小伙伴們就會(huì)問，那不能寫了啊，還算可用性嗎？這里的可用性的定義是非故障節(jié)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)請(qǐng)求做出響應(yīng)；有故障的不算）

三、P全稱Partition tolerance（分區(qū)容錯(cuò)性）

當(dāng)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)因網(wǎng)絡(luò)原因無法通信時(shí)，系統(tǒng)依然可以繼續(xù)運(yùn)行。

分布式系統(tǒng)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，就像mysql集群，由多個(gè)mysql節(jié)點(diǎn)組成。節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)通信總是不可靠的，所以我們總是要保證分布式系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，分布式系統(tǒng)還是可用的，這種系統(tǒng)才有意義

可用性和容錯(cuò)性的區(qū)別

很多小伙伴在這一點(diǎn)比較容易糊涂，很多網(wǎng)上的資料也是錯(cuò)誤的，針對(duì)這一點(diǎn)講的不是很清楚。

一、可用性

是針對(duì)非故障節(jié)點(diǎn)，如主mysql節(jié)點(diǎn)掛了，但從mysql沒有掛，而且從mysql照樣提供服務(wù)，就說明此分布式系統(tǒng)具有可用性。

（小伙伴們不要和mysql的主從切換混淆了，主從切換是mysql提供的高可用性一種方案，跟這里的可用性是兩個(gè)緯度）

二、分區(qū)容錯(cuò)性

是各個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題時(shí)，系統(tǒng)依然可用。如主Mysql和從Mysql 之間沒法通信時(shí)，系統(tǒng)可用。

總結(jié)：可用性針對(duì)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可用；分區(qū)容錯(cuò)性針對(duì)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)可用

CAP定理

我們了解了CAP中的三個(gè)定義，CAP定理是表示分布式系統(tǒng)只能滿足三項(xiàng)中的兩項(xiàng)，而不可能滿足全部三項(xiàng)。即分布式系統(tǒng)只能滿足三種情況：CA、AP、CP。

我們來分析一下，我們先看P，也就是分區(qū)容錯(cuò)性；在分布式系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)異常是不可避免的，所以如果不保證分區(qū)容錯(cuò)性，除非節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)不會(huì)發(fā)生異常，這個(gè)是不可能的（除非單機(jī)系統(tǒng)，單機(jī)系統(tǒng)就不是分布式系統(tǒng)）。

分布式系統(tǒng)肯定要實(shí)現(xiàn)P，那其實(shí)CA是理論上面的，其實(shí)不存在。

取舍

看一下圖

主Mysql和從Mysql之間出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)異常，那研發(fā)Mysql的工程師如何去做？

場(chǎng)景一：更新操作主Mysql成功了，就返回成功

寫請(qǐng)求把用戶姓名【張三】改為【李四】，寫請(qǐng)求寫入主Mysql成功后，系統(tǒng)就直接返回成功；然后再通過主Mysql的binlog日志方式把數(shù)據(jù)同步到從Mysql。

這種方式其實(shí)是放棄了數(shù)據(jù)一致性。因?yàn)槿绻霈F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲，數(shù)據(jù)沒有及時(shí)同步到從Mysql，那就導(dǎo)致了主Mysql值為李四，而從Mysql值為張三，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。但主從mysql照樣可以提供服務(wù)，也就是保證了可用性A。

即此方案為AP

場(chǎng)景二：更新操作主從mysql都成功了，才返回成功

寫請(qǐng)求把用戶姓名【張三】改為【李四】，寫請(qǐng)求一定要等到主從mysql都寫入成功了，系統(tǒng)才能成功返回。

這種方式保證了數(shù)據(jù)一致性，因?yàn)?strong>主從mysql更新數(shù)據(jù)都成功才算成功，但網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時(shí)，主mysql無法訪問從節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致寫操作一直不成功。

其實(shí)就是放棄了可用性，只滿足CP原則，系統(tǒng)只能提供讀服務(wù)。

小伙伴們會(huì)說不是系統(tǒng)能夠提供讀服務(wù)嗎？應(yīng)該系統(tǒng)是可用的啊。我們?cè)倏纯纯捎眯缘亩x：非故障節(jié)點(diǎn)，要能夠提供服務(wù)。
而這里主Mysql節(jié)點(diǎn)是正常的（符合非故障節(jié)點(diǎn)），而不能提供寫請(qǐng)求，不符合可用性原則

綜合來看，再滿足P的前提下，是不可能同時(shí)滿足C和A的。

權(quán)衡

在我們架構(gòu)師開發(fā)分布式系統(tǒng)時(shí)，是需要根據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行權(quán)衡的。

在我們大型互聯(lián)網(wǎng)公司，因?yàn)闄C(jī)器數(shù)量龐大，網(wǎng)絡(luò)故障是常態(tài)，一般選擇AP原則，犧牲掉數(shù)據(jù)一致性。（一些金融產(chǎn)品對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求很高的，就會(huì)選擇CP）。

小伙伴們會(huì)問，那數(shù)據(jù)很重要啊，不一致那怎么搞？

當(dāng)然有別的方案會(huì)保證數(shù)據(jù)最終一致性，也就是BASE理論的提出，小伙伴們可自行查閱。

我們看看常用的分布式系統(tǒng)的權(quán)衡：

1、Redis中間件 ----> AP
2、RocketMQ中間件 -----> AP
3、分布式事務(wù)-2pc ----> CP
4、分布式事務(wù)-最大努力嘗試 ---> AP
5、Eureka ---> AP

小伙伴們看看Mysql是屬于什么？

提醒：看看Mysql 的同步機(jī)制

總結(jié)

很多中間件核心的問題就是解決在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)分區(qū)（異常）時(shí)，如何把數(shù)據(jù)從多節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行傳輸，都是在CA當(dāng)中做權(quán)衡，設(shè)計(jì)了一些方案，讓系統(tǒng)在C和A之間得到合理的控制。

原文鏈接：https://www.toutiao.com/i6716373012393755148/?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的分布式系统CAP理论：CAP原则只能满足其中两项！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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