分布式系统的CAP定理
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了分布式系统的CAP定理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
目前只要是大型互联网项目都是采用分布式结构，一个系统可能有多个节点组成，每个节点都可能需要维护一份数据。那么如何维护各个节点之间的状态，如何保障各个节点之间数据的同步问题就是大家急需关注的事情了。CAP定理是分布式系统中最基础的原则。所以理解和掌握了CAP，对系统架构的设计至关重要。
分布式系统的三个指标
1998年，加州大学的计算机科学家Eric Brewer 提出，分布式系统有三个指标
Consistency：一致性Availability：可用性Partition tolerance：分区容错性
它们的第一个字母分别是CAP。Eric Brewer 说，这三个指标不可能同时做到。这个结论就叫做CAP定理又被称为布鲁尔定理。
下面我们将分别讲解cap定理的每个字母的含义 👇
文章目录
C.一致性
Consistency 中文叫做 一致性（这里指的是强一致性）所有节点访问同一份最新的数据副本。也就是说，在一致性系统中，一旦客户端将值写入任何一台服务器并获得响应，那么之后client从其他任何服务器读取的都是刚写入的数据！
举个例子❗
某条记录是v0，用户（client）向G1发起一个写操作，将其改为v1。
接下来，用户（client）的读操作就会得到v1。这就叫一致性。
问题是，用户（client）有可能向 G2 发起读操作，由于 G2 的值没有发生变化，因此返回的是 v0。G1 和 G2 读操作的结果不一致，这就不满足一致性了。
为了让 G2 也能变为 v1，就要在 G1 写操作的时候，让 G1 向 G2 发送一条消息，要求 G2 也改成 v1。
这样的话，用户向 G2 发起读操作，也能得到 v1。
A.可用性
Availability 中文叫做 可用性，意思是系统中非故障节点只要收到用户的请求，服务器就必须给出回应。稍详细点说就是在可用系统中，如果我们的客户端向服务器发送请求，并且服务器未崩溃，则服务器必须最终响应客户端，不允许服务器忽略客户的请求！
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。
P.分区容错性
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，分布式系统要能容忍这种情况。
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。
上图中，G1和G2是两台跨区的服务器。G1 向 G2 发送一条消息，G2 可能无法收到。系统设计的时候，必须考虑到这种情况。
一般来说，分区容错无法避免，因此可以认为CAP的P总是成立。CAP定理告诉我们，剩下的C和A无法同时做到。
三指标不可能同时满足
为什么同时满足呢？我们通过下方例子进行说明。
假设确实存在三者能同时满足的系统
那么我们要做的第一件事就是分区我们的系统，由于满足分区容错性，也就是说可能因为通信不佳等情况，G1和G2之间是没有同步!
接下来，我们的客户端将v1写入G1，但G1和G2之间是不同步的，所以如下G1是v1数据，G2是v0数据。
由于要满足可用性，即一定要返回数据，所以G1必须在数据没有同步给G2的前提下返回数据给client。
client请求的是G2服务器，由于G2服务器的数据是v0，所以client得到的数据是v0
很明显，G1返回的是v1数据，G2返回的是v0数据，两者不一致无法同时满足我们的cap定理。
CAP三者如何权衡
- CA (Consistency + Availability)
关注一致性和可用性，它需要非常严格的全体一致的协议，比如“两阶段提交”（2PC）。CA 系统不能容忍网络错误或节点错误，一旦出现这样的问题，整个系统就会拒绝写请求，因为它并不知道对面的那个结点是否挂掉了，还是只是网络问题。唯一安全的做法就是把自己变成只读的。
- CP (consistency + partition tolerance)
关注一致性和分区容忍性。它关注的是系统里大多数人的一致性协议，比如：Paxos 算法 (Quorum 类的算法)。这样的系统只需要保证大多数结点数据一致，而少数的结点会在没有同步到最新版本的数据时变成不可用的状态。这样能够提供一部分的可用性。
- AP (availability + partition tolerance)
这样的系统关心可用性和分区容忍性。因此，这样的系统不能达成一致性，需要给出数据冲突，给出数据冲突就需要维护数据版本。Dynamo 就是这样的系统。
最终的选择的关键点还是要取决于业务场景
对于大多数互联网应用来说（如网易门户），因为机器数量庞大，部署节点分散，网络故障是常态，可用性是必须需要保证的，所以只有设置一致性来保证服务的AP。
对于需要确保强一致性的场景，如银行，通常会权衡CA和CP模型，CA模型网络故障时完全不可用，CP模型具备部分可用性，实际的选择需要通过业务场景来权衡（并不是所有情况CP都好于CA，只能查看信息不能更新信息有时候从产品层面还不如直接拒绝服务）
以上是关于分布式系统的CAP定理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章