CAP原则(CAP定理)BASE理论

Posted 2020-10-19 人生如逆旅，我亦是行人。

参考文章：

https://www.cnblogs.com/duanxz/p/5229352.html

http://blog.csdn.net/sinianliushui/article/details/52777007

CAP原则：

又称CAP定理，指的是在一个分布式系统中， Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分区容错性）
一致性（C）：在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（更新操作执行成功后所有的用户都应该读到最新的值，要求所有的备份数据保持一致）
可用性（A）：在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求。（要求数据需要备份）
分区容忍性（P）：分布式系统在遇到任何网络分区故障的时候，仍然能够保证对外提供服务，除非是整个网络环境都发生了故障。（要求分区）

放弃P：

如果想避免分区容错性问题的发生，一种做法是将所有的数据（与事务相关的）都放在一台机器上。虽然无法100%保证系统不会出错，但不会碰到由分区带来的负面效果。当然这个选择会严重的影响系统的扩展性

放弃A:

相对于放弃“分区容错性“来说，其反面就是放弃可用性。一旦遇到分区容错故障，那么受到影响的服务需要等待一定的时间，因此在等待期间系统无法对外提供服务。

放弃C：

这里所说的放弃一致性，并不是完全放弃数据一致性，而是放弃数据的强一致性，而保留数据的最终一致性。以网络购物为例，对只剩下一件库存的商品，如果同时接受到了两份订单，那么较晚的订单将被告知商品告罄。

一致性与可用性的决择：

而CAP理论就是说在分布式存储系统中，最多只能实现上面的两点。而由于当前的网络硬件肯定 会出现延迟丢包等问题，所以分区容忍性是我们必须需要实现的。所以我们只能在一致性和可用 性之间进行权衡

举个栗子证明CAP原则：

如果满足分区容错性P，则需要多个分区。所有假设两个节点集{G1, G2}
现在由于网络分片导致G1和G2之间所有的通讯都断开了，如果在G1中写，在G2中读刚写的数据
如果g1中的数据在g2中有备份。即满足A可用性。由于g1与g2不能通讯，只能返回g2中的旧数据。所以无法满足C一致性。
如果g1中的数据在g2中没有备份。g1写的这份数据唯一且最新。但是由于没有数据无法响应无法满足A可用性

BASE理论

BASE是Basically Available（基本可用）、Soft state（软状态）和Eventually consistent（最终一致性）三个短语的缩写。BASE理论是对CAP中一致性和可用性权衡的结果，其来源于对大规模互联网系统分布式实践的总结， 是基于CAP定理逐步演化而来的。BASE理论的核心思想是：即使无法做到强一致性，但每个应用都可以根据自身业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性。接下来看一下BASE中的三要素：
基本可用

基本可用是指分布式系统在出现不可预知故障的时候，允许损失部分可用性----注意，这绝不等价于系统不可用。比如：
（1）响应时间上的损失。正常情况下，一个在线搜索引擎需要在0.5秒之内返回给用户相应的查询结果，但由于出现故障，查询结果的响应时间增加了1~2秒
（2）系统功能上的损失：正常情况下，在一个电子商务网站上进行购物的时候，消费者几乎能够顺利完成每一笔订单，但是在一些节日大促购物高峰的时候，由于消费者的购物行为激增，为了保护购物系统的稳定性，部分消费者可能会被引导到一个降级页面

软状态

软状态指允许系统中的数据存在中间状态，并认为该中间状态的存在不会影响系统的整体可用性，即允许系统在不同节点的数据副本之间进行数据同步的过程存在延时

最终一致性

最终一致性强调的是所有的数据副本，在经过一段时间的同步之后，最终都能够达到一个一致的状态。因此，最终一致性的本质是需要系统保证最终数据能够达到一致，而不需要实时保证系统数据的强一致性。

总的来说，BASE理论面向的是大型高可用可扩展的分布式系统，和传统的事物ACID特性是相反的，它完全不同于ACID的强一致性模型，而是通过牺牲强一致性来获得可用性，并允许数据在一段时间内是不一致的，但最终达到一致状态。但同时，在实际的分布式场景中，不同业务单元和组件对数据一致性的要求是不同的，因此在具体的分布式系统架构设计过程中，ACID特性和BASE理论往往又会结合在一起