图文详解分布式架构设计基础理论CAP

Posted 2021-04-10 架构有道

CAP理论指在一个分布式系统中，一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance）这三个要素最多只能同时实现两点，不可能三者兼顾。

让我们想象一个简单的分布式系统，它由G1和G2两个节点组成的，这两个节点都存有相同的变量V且初始值都是V0，如下图

客户端Client可以向任何一个节点发出读写请求，当节点收到该请求，经过计算返回相应的应答，如写数据操作

读数据操作如下

分区容错性P

The system will continue to function when network partitions occur.

当网络出现分区后，系统能够继续履行职责。

一致性C

A read is guaranteed to return the most recent write for a given client. 

对某个指定的客户端来说，它的读操作保证能够返回最新的写操作结果。如下

节点G1在应答client之前，先把数据同步给G2节点，当client从G2读取时就已经是最新的数据了，从而达到了数据的一致性。

可用性A

A non-failing node will return a reasonable response within a reasonable amount of time (no error or timeout).

非故障节点将在合理的时间内返回合理的响应，但不能是错误响应或超时。

第一阶段，client向节点G1发出写操作请求，数据是v1。由于网络分区，导致G1无法把数据同步给G2节点，如果此时满足可用性A，client向节点G2发出读操作请求，如下图

由于满足可用性A则G2返回给client的数据是v0，则不满足一致性C。如果需要满足一致性C，则失联的G2暂时不可用，直到网络恢复并同步数据完成方可。

本文部分内容参考并翻译于

https://mwhittaker.github.io/blog/an_illustrated_proof_of_the_cap_theorem/

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