ZooKeeper和CAP理论及一致性

Posted 2023-05-02

参考技术A 分布式领域中存在CAP理论：

该理论已被证明：任何分布式系统只可同时满足两点，无法三者兼顾。 因此，将精力浪费在思考如何设计能满足三者的完美系统上是愚钝的，应该根据应用场景进行适当取舍。

一致性是指从系统外部读取系统内部的数据时，在一定约束条件下相同，即数据变动在系统内部各节点应该是同步的。根据一致性的强弱程度不同，可以将一致性级别分为如下几种：

我们知道ZooKeeper也是一种分布式系统，它在一致性上有人认为它提供的是一种强一致性的服务（通过sync操作），也有人认为是单调一致性（更新时的大多说概念），还有人为是最终一致性（顺序一致性），反正各有各的道理这里就不在争辩了。然后它在分区容错性和可用性上做了一定折中，这和CAP理论是吻合的。ZooKeeper从以下几点保证了数据的一致性

来自任意特定客户端的更新都会按其发送顺序被提交。也就是说，如果一个客户端将Znode z的值更新为a，在之后的操作中，它又将z的值更新为b，则没有客户端能够在看到z的值是b之后再看到值a（如果没有其他对z的更新）。

很多文章和博客里提到，zookeeper是一种提供强一致性的服务，在分区容错性和可用性上做了一定折中，这和CAP理论是吻合的。但实际上zookeeper提供的只是单调一致性。

zookeeper在选举leader时，会停止服务，直到选举成功之后才会再次对外提供服务，这个时候就说明了服务不可用，但是在选举成功之后，因为一主多从的结构，zookeeper在这时还是一个高可用注册中心，只是在优先保证一致性的前提下，zookeeper才会顾及到可用性。

https://cloud.tencent.com/developer/article/1401908
https://www.cnblogs.com/sunddenly/articles/4072987.html
https://copyfuture.com/blogs-details/20190926233215876f8yemo3yfyh575h

从CAP到zookeeper和eureka对比

今天看了一篇eureka对比zookeeper的文章，对zookeeper满足CAP中的CP，eureka满足AP产生了一点疑问，故写此篇文章进行一些探讨。

首先我们来看看CAP的定义

Consistency

　　中文叫做"一致性"。意思是，写操作之后的读操作，必须返回该值。举例来说，某条记录是 v0，用户向 G1 发起一个写操作，将其改为 v1，接下来，用户的读操作就会得到 v1。这就叫一致性。

Availability

 　　中文叫做"可用性"，意思是只要收到用户的请求，服务器就必须给出回应。用户可以选择向 G1 或 G2 发起读操作。不管是哪台服务器，只要收到请求，就必须告诉用户，到底是 v0 还是 v1，否则就不满足可用性。

Partition tolerance:

　　中文叫做"分区容错"，大多数分布式系统都分布在多个子网络。每个子网络就叫做一个区（partition）。分区容错的意思是，区间通信可能失败。比如，一台服务器放在中国，另一台服务器放在美国，这就是两个区，它们之间可能无法通信。

即在一个分布式系统中，只能满足其中的两个，且在一般情况下，都是要满足分区容错性的。

 

eureka的AP特性

eureka既然说满足AP特性，是否说明eureka是一个不满足一致性的注册中心呢，这样一来作为一个注册中心中间件肯定是无法接受的，所以我们来细究下。

Eureka各个节点都是平等的，几个节点挂掉不会影响正常节点的工作，剩余的节点依然可以提供注册和查询服务。而Eureka的客户端在向某个Eureka注册或时如果发现连接失败，则会自动切换至其它节点，只要有一台Eureka还在，就能保证注册服务可用(保证可用性)，只不过查到的信息可能不是最新的(不保证强一致性)，其中说明了，eureka是不满足强一致性，但还是会保证最终一致性，所以可以得出一个结论，eureka不是不满足一致性，只是在同等情况下，eureka会首先保证可用性，在一定程度内再去进行一致性的同步。

 

zookeeper的CP特性

同样我们来看zookeeper，zookeeper在选举leader时，会停止服务，直到选举成功之后才会再次对外提供服务，这个时候就说明了服务不可用，但是在选举成功之后，因为一主多从的结构，zookeeper在这时还是一个高可用注册中心，只是在优先保证一致性的前提下，zookeeper才会顾及到可用性。

总结

所以这里从zk的CP和eureka的AP探讨得出一个结果，CAP其实在分布式系统中，是优先保证满足其中两个特性，而不是传统意义上的单纯只满足其中两个特性而舍弃另一个特性。