OceanBase 的 CAP 分析

單元化架構(gòu)中的成千山萬(wàn)的應(yīng)用就像是計(jì)算器，本身無(wú) CAP 限制，其 CAP 限制下沉到了其數(shù)據(jù)庫(kù)層，也就是螞蟻?zhàn)匝械姆植际綌?shù)據(jù)庫(kù) OceanBase（本節(jié)簡(jiǎn)稱 OB）。

在 OB 體系中，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例都具備讀寫(xiě)能力，具體是讀是寫(xiě)可以動(dòng)態(tài)配置。
實(shí)際情況下大部分時(shí)候，對(duì)于某一類數(shù)據(jù)（固定用戶號(hào)段的數(shù)據(jù)）任意時(shí)刻只有一個(gè)單元會(huì)負(fù)責(zé)寫(xiě)入某個(gè)節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)要么是實(shí)時(shí)庫(kù)間同步，要么是異步數(shù)據(jù)同步。
OB 也采用了 PAXOS 共識(shí)協(xié)議。實(shí)時(shí)庫(kù)間同步的節(jié)點(diǎn)（包含自己）個(gè)數(shù)至少需要 (N/2)+1 個(gè)，這樣就可以解決分區(qū)容忍性問(wèn)題。
下面我們舉個(gè)馬老師改英文名的例子來(lái)說(shuō)明 OB 設(shè)計(jì)的精妙之處：假設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)按照用戶 ID 分庫(kù)分表，馬老師的用戶 ID 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段在 [0-9]，開(kāi)始由單元 A 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)寫(xiě)入。

假如馬老師（用戶 ID 假設(shè)為 000）正在用支付寶 App 修改自己的英文名，馬老師一開(kāi)始打錯(cuò)了，打成了 Jason Ma，A 單元收到了這個(gè)請(qǐng)求。
這時(shí)候發(fā)生了分區(qū)（比如 A 網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)了），我們將單元 A 對(duì)數(shù)據(jù)段 [0,9] 的寫(xiě)入權(quán)限轉(zhuǎn)交給單元 B（更改映射），馬老師這次寫(xiě)對(duì)了，為 Jack Ma。
而在網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)前請(qǐng)求已經(jīng)進(jìn)入了 A，寫(xiě)權(quán)限轉(zhuǎn)交給單元 B 生效后，A 和 B 同時(shí)對(duì) [0,9] 數(shù)據(jù)段進(jìn)行寫(xiě)入馬老師的英文名。
假如這時(shí)候都允許寫(xiě)入的話就會(huì)出現(xiàn)不一致，A 單元說(shuō)我看到馬老師設(shè)置了 Jason Ma，B 單元說(shuō)我看到馬老師設(shè)置了 Jack Ma。
然而這種情況不會(huì)發(fā)生的，A 提議說(shuō)我建議把馬老師的英文名設(shè)置為 Jason Ma 時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)人回應(yīng)它。

因?yàn)槌霈F(xiàn)了分區(qū)，其他節(jié)點(diǎn)對(duì)它來(lái)說(shuō)都是不可達(dá)的，所以這個(gè)提議被自動(dòng)丟棄，A 心里也明白是自己分區(qū)了，會(huì)有主分區(qū)替自己完成寫(xiě)入任務(wù)的。
同樣的，B 提出了將馬老師的英文名改成 Jack Ma 后，大部分節(jié)點(diǎn)都響應(yīng)了，所以 B 成功將 Jack Ma 寫(xiě)入了馬老師的賬號(hào)記錄。
假如在寫(xiě)權(quán)限轉(zhuǎn)交給單元 B 后 A 突然恢復(fù)了，也沒(méi)關(guān)系，兩筆寫(xiě)請(qǐng)求同時(shí)要求獲得 (N/2)+1 個(gè)節(jié)點(diǎn)的事務(wù)鎖，通過(guò) no-wait 設(shè)計(jì)，在 B 獲得了鎖之后，其他爭(zhēng)搶該鎖的事務(wù)都會(huì)因?yàn)槭《貪L。

下面我們分析下 OB 的 CAP：

分區(qū)容忍性：OB 節(jié)點(diǎn)之間是有互相通信的（需要相互同步數(shù)據(jù)），所以存在分區(qū)問(wèn)題，OB 通過(guò)僅同步到部分節(jié)點(diǎn)來(lái)保證可用性。這一點(diǎn)就說(shuō)明 OB 做了分區(qū)容錯(cuò)。

可用性分區(qū)容忍性：OB 事務(wù)只需要同步到 （N/2)+1 個(gè)節(jié)點(diǎn)，允許其余的一小半節(jié)點(diǎn)分區(qū)（宕機(jī)、斷網(wǎng)等），只要 (N/2)+1 個(gè)節(jié)點(diǎn)活著就是可用的。

極端情況下，比如 5 個(gè)節(jié)點(diǎn)分成 3 份（2:2:1），那就確實(shí)不可用了，只是這種情況概率比較低。

一致性分區(qū)容忍性：分區(qū)情況下意味著部分節(jié)點(diǎn)失聯(lián)了，一致性顯然是不滿足的。但通過(guò)共識(shí)算法可以保證當(dāng)下只有一個(gè)值是合法的，并且最終會(huì)通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的同步達(dá)到最終一致性。

所以 OB 仍然沒(méi)有逃脫 CAP 魔咒，產(chǎn)生分區(qū)的時(shí)候它變成 AP+最終一致性（C）。整體來(lái)說(shuō)，它是 AP 的，即高可用和分區(qū)容忍。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的OpenBase关于一致性，可用性，分区容错性（CAP）分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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