前言

通過前面的研究咙崎，我們了解了分布式系統(tǒng)的基本概念桩盲。與本地事務(wù)不同胳喷，分布式系統(tǒng)之所以被稱為分布式系統(tǒng)湃番，是因?yàn)樘峁┓?wù)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)分布在不同的機(jī)器上，通過網(wǎng)絡(luò)相互作用吭露。由于網(wǎng)絡(luò)問題吠撮，整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法提供服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)因素成為分布式交易考慮的標(biāo)準(zhǔn)之一讲竿。因此泥兰，分布式事務(wù)需要進(jìn)一步的理論基礎(chǔ)。接下來题禀，讓我們學(xué)習(xí)分布式事務(wù)的cap理論鞋诗。

在解釋分布式事務(wù)控制解決方案之前，我們需要學(xué)習(xí)一些基本理論投剥，并通過理論知識(shí)指導(dǎo)我們確定分布式事務(wù)控制的目標(biāo)师脂，從而幫助我們理解每個(gè)解決方案。

1江锨、 CAP理論

CAP是consistency、availability和partition tolerance的縮寫糕篇，分別表示一致性啄育、可用性和分區(qū)容忍性。

為了便于理解CAP理論拌消，我們使用電子商務(wù)系統(tǒng)中的一些業(yè)務(wù)場(chǎng)景來理解CAP挑豌，如下圖所示，這是商品信息管理的執(zhí)行過程：

執(zhí)行過程如下：

（1） 商品請(qǐng)求主數(shù)據(jù)庫(kù)寫入商品信息（添加商品墩崩、修改商品氓英、刪除商品）；

（2） 主數(shù)據(jù)庫(kù)成功寫入對(duì)商品和服務(wù)的響應(yīng)鹦筹；

（3） 商品服務(wù)請(qǐng)求從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取商品信息铝阐；

1.1 C - 均勻性

均勻性是寫操作后的讀操作可以讀取到最新的數(shù)據(jù)狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)铐拐，從任意節(jié)點(diǎn)讀取到的數(shù)據(jù)都是最新的狀態(tài)徘键。

上圖中，商品信息的讀寫要滿足均勻性就是要實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

（1） 如果貨物和服務(wù)成功寫入主數(shù)據(jù)庫(kù)遍蟋，新數(shù)據(jù)將從從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢成功吹害。

（2） 如果商品服務(wù)無(wú)法寫入主數(shù)據(jù)庫(kù)，則無(wú)法向從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢新數(shù)據(jù)虚青。

如何實(shí)現(xiàn)一致性它呀？

（1） 寫入主數(shù)據(jù)庫(kù)后，需要將數(shù)據(jù)同步到從數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2） 寫入主數(shù)據(jù)庫(kù)后纵穿，在同步到從數(shù)據(jù)庫(kù)期間鎖定從數(shù)據(jù)庫(kù)烟号，同步完成后解除鎖定，避免新數(shù)據(jù)庫(kù)寫入成功后從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢舊數(shù)據(jù)政恍。

分布式一致性的特點(diǎn)：

（1） 由于數(shù)據(jù)同步的過程汪拥，相應(yīng)的寫入操作將被延遲。

（2）為了保證數(shù)據(jù)一致性會(huì)對(duì)資源暫時(shí)鎖定篙耗，待數(shù)據(jù)同步完成釋放鎖定資源迫筑。

（3） 如果節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)同步失敗，它將返回錯(cuò)誤信息宗弯，并且不會(huì)返回舊信息脯燃。

1.2 A-可用性

可用性意味著任何事務(wù)操作都可以獲得相應(yīng)的結(jié)果，而無(wú)需響應(yīng)超時(shí)或響應(yīng)錯(cuò)誤蒙保。

在上圖中辕棚，為了讀取商品信息以滿足可用性，實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：

（1） 從數(shù)據(jù)庫(kù)接收查詢請(qǐng)求可以立即響應(yīng)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果邓厕。

（2） 來自數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢不允許響應(yīng)超時(shí)或響應(yīng)錯(cuò)誤逝嚎。

如何實(shí)現(xiàn)可用性？

（1） 寫入主數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)將數(shù)據(jù)同步到從數(shù)據(jù)庫(kù)详恼。

（2） 因?yàn)橐_保從數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性补君，所以無(wú)法鎖定從數(shù)據(jù)庫(kù)中的資源。

（3） 如果實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)尚未同步昧互，則還應(yīng)從數(shù)據(jù)庫(kù)返回要查詢的數(shù)據(jù)挽铁。即使舊數(shù)據(jù)不可用，也可以根據(jù)約定返回默認(rèn)消息敞掘，但不能返回錯(cuò)誤或相應(yīng)的超時(shí)叽掘。

分布式系統(tǒng)可用性特點(diǎn)：

（1） 所有請(qǐng)求都有響應(yīng)，并且不會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)超時(shí)或響應(yīng)錯(cuò)誤玖雁。

1.3 P-分區(qū)容忍性

通常分布式系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)部署在不同的子網(wǎng)更扁，這就是網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，不可避免的會(huì)出現(xiàn)由于網(wǎng)絡(luò)問題而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間通信失敗茄菊，此時(shí)仍可對(duì)外提供服務(wù)疯潭，這叫分區(qū)容忍性。

上圖中面殖，商品信息讀寫要滿足分區(qū)容忍性就是要實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

（1） 主數(shù)據(jù)與從數(shù)據(jù)同步失敗不影響讀寫操作竖哩。

（2） 如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)掛斷，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)提供的外部服務(wù)將不受影響脊僚。

如何實(shí)現(xiàn)分區(qū)容忍性相叁？

（1） 嘗試使用異步而不是同步操作遵绰，例如，使用異步方法將主數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)同步到從數(shù)據(jù)庫(kù)中增淹，這樣節(jié)點(diǎn)就可以有效地實(shí)現(xiàn)松耦合椿访。

（2） 從數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)添加，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)掛起其他節(jié)點(diǎn)以提供服務(wù)虑润。

分布式分區(qū)容忍性的特點(diǎn)：

（1）分區(qū)容忍性是分布式系統(tǒng)具備的基本能力成玫。

2、 CAP結(jié)合模式

在所有分布式事務(wù)場(chǎng)景中拳喻，由于C和a不能在P的前提下共存哭当，因此不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)cap特性。

下圖滿足了P即表示實(shí)現(xiàn)了分區(qū)容忍性：

分區(qū)容忍的含義：

（1） 主數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)同步到從數(shù)據(jù)庫(kù)冗澈∏湛保可以認(rèn)為主從數(shù)據(jù)庫(kù)部署在不同的分區(qū)上，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互亚亲。

（2） 當(dāng)主從數(shù)據(jù)庫(kù)之間的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時(shí)彻采，主從數(shù)據(jù)庫(kù)提供的服務(wù)不受影響。

（3） 如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)掛斷捌归，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)將不受影響肛响。

如果要實(shí)現(xiàn)C則必須保證數(shù)據(jù)一致性，在數(shù)據(jù)同步的時(shí)候?yàn)榉乐瓜驈臄?shù)據(jù)庫(kù)查詢的不一致則需要從數(shù)據(jù)庫(kù)鎖定陨溅，待完成同步之后解鎖终惑，如果同步失敗從數(shù)據(jù)庫(kù)要返回錯(cuò)誤信息或超時(shí)信息。

如果要實(shí)現(xiàn)门扇，則必須確保數(shù)據(jù)可用性。您可以隨時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢數(shù)據(jù)偿渡，并且不能返回錯(cuò)誤信息或超時(shí)信息

通過分析臼寄，在滿足P的前提下，C與a之間存在矛盾溜宽。

因此吉拳，在分布式事務(wù)處理的生產(chǎn)中，需要根據(jù)需要確定cap的哪兩個(gè)方面是滿足的适揉。

1.1 CA結(jié)合

CA結(jié)合就是保證一致性和可用性留攒，放棄區(qū)域公差，即不進(jìn)行分區(qū)嫉嘀，不考慮由于網(wǎng)絡(luò)不通或節(jié)點(diǎn)掛掉的問題炼邀。那么系統(tǒng)將不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分布式系統(tǒng)，我們最常用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)就滿足了CA剪侮。

1.2 CP結(jié)合

CP結(jié)合就是保證一致性和分區(qū)容忍性拭宁，放棄可用性。Zookerper就是追求強(qiáng)一致性，放棄了可用性杰标，還有跨行轉(zhuǎn)賬兵怯，一次轉(zhuǎn)賬請(qǐng)求要等待雙方銀行系統(tǒng)都完成整個(gè)事務(wù)才能完成。

1.3 AP結(jié)合

AP結(jié)合就是保證可用性和分區(qū)容忍性腔剂，放棄一致性媒区。這是分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的選擇。

三掸犬、總結(jié)

通過上面我們學(xué)習(xí)了CAP的基礎(chǔ)理論知識(shí)袜漩，CAP是一個(gè)已經(jīng)證實(shí)的理論：一個(gè)分布式系統(tǒng)做多只能滿足CAP中的兩項(xiàng)，為達(dá)到良好的響應(yīng)性能來提高用戶體驗(yàn)登渣，因此一般會(huì)做出如下選擇：保證A和P噪服，舍棄C強(qiáng)一致性，保證最終一致性胜茧。