在分布式系統(tǒng)里看CAP定理
計算機界有很多高大上又難于理解的術(shù)語，CAP就是其中之一， 什么一致性(Consistency)， 可用性(Availability)， 分區(qū)容錯性(Partition tolerance) 就很難理解了， 再加上CAP定理更是讓人云里霧里， 今天咱們試圖通俗的演繹一下。
張大胖在公司奮發(fā)圖強，經(jīng)過多年的努力，終于做到了架構(gòu)師的位置。
架構(gòu)師的椅子還沒坐熱，很快就來了一個項目要做架構(gòu)設計。
老板把大胖叫來，諄諄教導說： 大胖啊， 數(shù)據(jù)是我們的寶貴資產(chǎn)，你設計的系統(tǒng)可千萬要保證數(shù)據(jù)不能丟失啊!
大胖說老板放心， 這方面我有經(jīng)驗， 一般來講我們要做數(shù)據(jù)的冗余處理， 簡單的來講就是給數(shù)據(jù)做多個副本來保存。 我會設計一個分布式系統(tǒng)， 把數(shù)據(jù)備份到多個機器節(jié)點去。
幾天后， 大胖給發(fā)了一張圖， 展示了這個分布式系統(tǒng)是怎么工作的：
數(shù)據(jù)副本在不同的機器上做冗余， 中間有數(shù)據(jù)的復制， 保證數(shù)據(jù)的同步。
雖然只是兩臺機器， 但是也構(gòu)成了一個簡單的分布式環(huán)境。
老板雖然不懂技術(shù)， 但是看到數(shù)據(jù)在不同的機器之間有備份，也就放心了。
經(jīng)過幾個月的開發(fā)和測試，系統(tǒng)順利上線， 但是大家很快就發(fā)現(xiàn)： 分布式系統(tǒng)不像單機系統(tǒng)那么簡單， 由于網(wǎng)絡的原因， 或者某個機器的原因很容易導致通訊失敗，或者節(jié)點不可用。
有一天， 用戶先訪問了左邊的機器A , 寫入了一條數(shù)據(jù)， 然后機器A很不幸， 網(wǎng)線被悲催的網(wǎng)管給踢掉了， 這直接導致了兩個嚴重的后果：
1. 負載均衡找不著機器A，認為它死翹翹了， 就要把用戶的下一次訪問轉(zhuǎn)到機器B去。
2. 數(shù)據(jù)復制也找不著機器A , 只好罷工。 用戶剛寫入的數(shù)據(jù)沒法復制到機器B，機器B上還是老數(shù)據(jù)
怎么辦? 雖然這是一次偶然， 把網(wǎng)管臭罵一頓， 插上網(wǎng)線就可以了， 但是誰能保證以后兩個機器的通信是一致暢通的呢?
組里的小王說： 我們的機器B 還活著呢， 還能提供服務， 數(shù)據(jù)復制不到機器B， 不就是少看幾條數(shù)據(jù)嘛， 無傷大雅，不影響大局， 勉強可用， 插上網(wǎng)線后數(shù)據(jù)復制就會工作， 一切就會恢復正常。
小王無意中選擇了系統(tǒng)的可用性(Availability，簡稱A)， 系統(tǒng)能提供服務就好， 數(shù)據(jù)不一致可以忍受。
張大胖說: 不行， 老板說了，我們系統(tǒng)的數(shù)據(jù)極為重要， 數(shù)據(jù)如果不一致會帶來嚴重后果，所以機器B上的和這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)相關(guān)的功能也必須停掉， 必須等到機器A插上網(wǎng)線，數(shù)據(jù)同步以后才能開工
很明顯， 張大胖遵循老板指示， 把一致性(Consistency, 簡稱C )放到了首位。
所以問題就很明顯了， 在網(wǎng)絡節(jié)點之間無法通信的情況下, 和數(shù)據(jù)復制相關(guān)的功能， 要么選擇可用性(A) , 要么選擇一致性(C)， 不能同時選擇兩者。
大胖仔細思考了一下， 其實這兩種選擇的背后其實隱藏著另外一個事實， 那就是網(wǎng)絡節(jié)點之間無法通信的情況下， 節(jié)點被隔離，產(chǎn)生了網(wǎng)絡分區(qū)， 整個系統(tǒng)仍然是可以工作的， 大胖給它起了個名： 分區(qū)容錯性(Partition tolerance， 簡稱P)。
如果選擇了可用性(A) + 分區(qū)容錯性(P) , 就要放棄一致性(C)。
如果選在一致性(C) + 分區(qū)容錯性(P) , 就得放棄可用性(A) ， 對了， 這種情況下，雖然系統(tǒng)的有些功能是不能使用的， 因為需要等待數(shù)據(jù)的同步， 但是那些和數(shù)據(jù)同步無關(guān)的功能還是可以訪問的 ， 相當于系統(tǒng)做了功能的降級。
既然有AP和CP, 會不會出現(xiàn)僅僅是CA(一致性+可用性)這種組合呢? 就是沒有分區(qū)容錯性， 只保留可用性和一致性? 仔細想想， 這種情況其實就退化成了單機應用， 沒有意義了。
大胖覺得自己似乎發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律： 在一個分布式計算機系統(tǒng)中，一致性(C)，可用性(A)和分區(qū)容錯性(P) 這三種保證無法同時得到滿足，最多滿足兩個。
他決定把找個規(guī)律叫做CAP定理， 聽起來比較高大上， 顯得自己高深莫測。
如果你實在是搞不懂這CAP, 張大胖會告訴你一個更容易理解的版本： 在一個分布式系統(tǒng)中， 在出現(xiàn)節(jié)點之間無法通信(網(wǎng)絡分區(qū)產(chǎn)生)， 你只能選擇 可用性 或者 一致性， 沒法同時選擇他們。
【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權(quán)】
