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CAP理論
CAP理論指的是分布式系統(tǒng)中不可能同時滿足以下三種條件:
- Consistency: 一致性, 讀操作總是返回最新的數(shù)據(jù)或者錯誤
- Availability: 可用性, 每個請求都能得到非錯誤(也非超時)響應, 無需考慮該值是否是最新
- Partition tolerance: 分區(qū)容錯, 節(jié)點間網(wǎng)絡連接異常時, 系統(tǒng)仍能繼續(xù)運行
這里的分布式系統(tǒng)指的是各節(jié)點互通并且共享數(shù)據(jù), 如果各節(jié)點存儲的數(shù)據(jù)均不同則不滿足該理論, 如memcached集群
在分布式系統(tǒng)中, 分布也暗示了分區(qū)容錯的存在, 所以當網(wǎng)絡異常時, 一般只從一致性和可用性上進行選擇:
- CP: 保證一致性, 會造成系統(tǒng)的不可用
- AP: 保證可用性, 會損失系統(tǒng)的一致性
CA相當于是非分布式
如下圖:
image
注意: CAP指的是在網(wǎng)絡異常時才需要進行一致性和可用性的選擇, 當網(wǎng)絡無異常時, 兩者都可以滿足.
ACID
ACID(Atomicity, Consistency, Isolation, Durability)是數(shù)據(jù)庫事務的四個屬性, 用來保證事務操作的有效性(即使在極端條件下如網(wǎng)絡異常, 機器故障等). 在數(shù)據(jù)庫中, 滿足ACID的一系列數(shù)據(jù)庫操作稱為事務. ACID的詳細描述如下:
- Atomicity: 原子性, 一個事務通常包括多個語句(Statements), 原子性保證每個事務被當做一個整體來處理, 要么完全成功, 要么完全失敗; 如果事務中只有部分語句執(zhí)行失敗, 則整個事務操作失敗, 所有的改變被撤銷; 比如取錢, 這個事務分為扣款和出錢兩個步驟, 要么兩個同時成功, 或同時失敗, 否則就可能出現(xiàn)扣款了但是錢沒出來的情況
- Consistency: 一致性, 指在事務執(zhí)行中寫入的數(shù)據(jù)仍然滿足數(shù)據(jù)庫中定義的約束條件, 如constraints, cascades, triggers等多矮。如數(shù)據(jù)庫中定義了約束了a+b=10颜阐，一個事務只改變了a, 則該事務會失敗回滾
- Isolation: 隔離性, 指事務在并發(fā)執(zhí)行時, 不會出現(xiàn)交錯執(zhí)行的情況, 只會一個接一個執(zhí)行, 否則可能會導致數(shù)據(jù)不一致. 如有兩個事務A和B均是對數(shù)據(jù)T(值為0)進行操作, 并都有加10和減10兩個步驟的操作, 當A執(zhí)行完第一個步驟后, B接著執(zhí)行完兩個步驟, 然后A執(zhí)行第二個步驟失敗, 最終數(shù)據(jù)T的結果會10, 而實際應該是0, 這就產生了不一致
- Durability: 持久性, 指事務處理結束后, 對數(shù)據(jù)的修改就是永久的, 即便系統(tǒng)故障也不會丟失. 事務的數(shù)據(jù)的寫入只有在寫入到non-volatile memory(如磁盤)才算完成, 否則可能出現(xiàn)故障導致數(shù)據(jù)丟失
MySQL的Innodb是通過redo log來保證持久性
BASE
BASE((Basically Available, Soft state, Eventual consistency))指得是基本可用,軟狀態(tài)和最終一致性. 詳細描述如下:
- Basically Available: 基本可用, 指盡可能保證基礎的讀寫(basic reading and writing)操作, 但是不保證數(shù)據(jù)的一致性(寫操作可能會無法保存, 讀操作可能會拿到舊數(shù)據(jù))
- Soft state: 軟狀態(tài), 指系統(tǒng)的狀態(tài)可能會一直變, 即使在沒有輸入的情況, 因為數(shù)據(jù)可能還在同步(最終一致性)
- Eventually consistent: 最終一致性, 指正常運行的系統(tǒng)在無新的輸入的情況下, 經過一段時間后, 所有的副本節(jié)點的數(shù)據(jù)會達到一致
BASE關注的是可用性和分區(qū)容錯, 所以CAP中的AP類.
一致性模型
一致性模型是分布式系統(tǒng)中不同節(jié)點間數(shù)據(jù)的同步管理模型, 包括嚴格一致性, 順序一致性和強一致性模型等, 這里介紹僅介紹常用的三種:
- 強一致性模型: 寫請求要等到數(shù)據(jù)寫入所有的節(jié)點數(shù)據(jù)后才返回, 從而保證所有節(jié)點數(shù)據(jù)都一致, 缺點是會帶來高延遲
- 弱一致性模型: 不保證讀請求獲取的數(shù)據(jù)是最新的
- 最終一致性模型: 是弱一致性模型的一種特殊情況, 不保證讀請求獲取的數(shù)據(jù)是最新的, 但在無新的輸入的情況下, 經過一段時間后, 所有的副本節(jié)點的數(shù)據(jù)會達到一致
