CAP理论

CAP原则.

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），三者不可得兼，最多只能满足两个，要么AP，要么CP，要么AC，但是不存在CAP。

• 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)

• 可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)

• 分区容错性(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)

NoSQL数据库按CAP分类（AP、CP、AC）.

• CA ：单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。（传统Oracle数据库）
• CP：满足一致性、分区容错性的系统，通常性能不是特别高。（大多数网站架构的选择）
• AP：满足可用性、分区容错性的系统，通常可能对一致性要求低一些。（redis、mongodb）

一般分布式系统，必须保证某台服务器宕机或某个服务挂掉，不影响整个系统的正常运行与服务提供，因此必须P（分区容错性)，那么也就是说还有一个元素必须从C、A中选择，最终分布式系统方案就只有两种情况：

• AP：

  • 示例
    • 银行转账（多少时间后到账）
    • 网上购物（预售、库存量不是真实商品量）

• CP：

  • 示例

    • 火车站购票（每时每刻，余票需准确无误）

CAP权衡.

对于多数大型互联网应用的场景，主机众多、部署分散，而且现在的集群规模越来越大，所以节点故障、网络故障是常态，而且要保证服务可用性达到N个9，即保证AP，舍弃C（退而求其次保证最终一致性）。虽然某些地方会影响客户体验，但没达到造成用户流程的严重程度。

对于涉及到钱财这样不能有一丝让步的场景，C必须保证。网络发生故障宁可停止服务，这是保证CA，舍弃P。貌似这几年国内银行业发生了不下10起事故，但影响面不大，报到也不多，广大群众知道的少。还有一种是保证CP，舍弃A。例如网络故障事只读不写。

BASE理论 – 牺牲强一致性获取高可用性.

BASE是Basically Available（基本可用）、Soft state（软状态）和Eventually consistent（最终一致性）三个短语的简写。BASE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结论，是基于CAP定理逐步演化而来的，其核心思想是即使无法做到强一致性（Strong consistency），但每个应用都可以根据自身的业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性（Eventual consistency）。

基本可用.

基本可用是指分布式系统在出现故障的时候，允许损失部分可用性，即保证核心可用。

电商大促时，为了应对访问量激增，部分用户可能会被引导到降级页面，服务层也可能只提供降级服务。这就是损失部分可用性的体现。

软状态.

软状态是指允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据至少会有三个副本，允许不同节点间副本同步的延时就是软状态的体现。mysql replication的异步复制也是一种体现。

最终一致性.

最终一致性是指系统中的所有数据副本经过一定时间后，最终能够达到一致的状态。弱一致性和强一致性相反，最终一致性是弱一致性的一种特殊情况。

分布式系统.

由多台计算机和通信的软件组件通过计算机网络连接（本地网络或广域网）组成。分布式系统是建立在网络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。分布式系统可以应用在不同的平台上。如：PC、工作站、局域网和广域网上等。

1）分布式：不同的多台服务器上面部署不同的服务模块（工程），他们之间通过 RPC 或 RMI之间通信和调用，对外提供服务和组内协作。

2）集群：不同的多台服务器上面部署相同的服务模块，通过分布式调度软件进行统一的调度，对外提供服务和访问。

扩展：传统数据库 ACID – 追求一致性.

原子性（Atomicity）.

事务里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事务成功的条件是事务里的所有操作都成功。

一致性（Consistency）.

数据库要一直处于一致的状态，事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。

隔离性（Isolation）.

指并发的事务之间不会相互影响，一个事务要访问的数据正在被另一个事务修改，那么在另一个事务提交之前，看到的数据是未改变的。

持久性（Durability）.

持久性是指事务提交后，他所做的修改将会永久的保存在数据库上，即使出现宕机也不会丢失。

参考：https://www.cnblogs.com/it-taosir/p/9892801.html、https://my.oschina.net/foodon/blog/372703