分布式系統(tǒng)（distributed system）正變得越來越重要荔茬，大型網(wǎng)站幾乎都是分布式的燥撞。
分布式系統(tǒng)的最大難點酝惧，就是各個節(jié)點的狀態(tài)如何保持一致瞎饲。CAP理論是在設(shè)計分布式系統(tǒng)的過程中沈善，處理數(shù)據(jù)一致性問題時必須考慮的理論乡数。
一、什么是CAP理論
CAP即：
- Consistency（一致性）
- Availability（可用性）
- Partition tolerance（分區(qū)容忍性）
這三個性質(zhì)對應(yīng)了分布式系統(tǒng)的三個指標(biāo)：
而CAP理論說的就是：一個分布式系統(tǒng)闻牡，不可能同時做到這三點净赴。如下圖：
接下來將詳細(xì)介紹C A P 三個指標(biāo)的含義，以及三者如何權(quán)衡罩润。
二 玖翅、 C、 A割以、P的含義
借用一下維基百科CAP理論一文中關(guān)于C金度、A、P三者的定義严沥。
Consistency : Every read receives the most recent write or an error
Availability : Every request receives a (non-error) response – without the guarantee that it contains the most recent write
Partition tolerance : The system continues to operate despite an arbitrary number of messages being dropped (or delayed) by the network between nodes
翻譯一下就是：
①一致性：對于客戶端的每次讀操作猜极，要么讀到的是最新的數(shù)據(jù)，要么讀取失敗消玄。換句話說魔吐，一致性是站在分布式系統(tǒng)的角度，對訪問本系統(tǒng)的客戶端的一種承諾：要么我給您返回一個錯誤莱找，要么我給你返回絕對一致的最新數(shù)據(jù)酬姆，不難看出，其強調(diào)的是數(shù)據(jù)正確奥溺。
②可用性：任何客戶端的請求都能得到響應(yīng)數(shù)據(jù)辞色，不會出現(xiàn)響應(yīng)錯誤。換句話說浮定，可用性是站在分布式系統(tǒng)的角度相满，對訪問本系統(tǒng)的客戶的另一種承諾：我一定會給您返回數(shù)據(jù)层亿，不會給你返回錯誤，但不保證數(shù)據(jù)最新立美，強調(diào)的是不出錯匿又。
③分區(qū)容忍性：由于分布式系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)是不可靠的建蹄。當(dāng)任意數(shù)量的消息丟失或延遲到達(dá)時碌更，系統(tǒng)仍會繼續(xù)提供服務(wù)，不會掛掉洞慎。換句話說痛单，分區(qū)容忍性是站在分布式系統(tǒng)的角度，對訪問本系統(tǒng)的客戶端的再一種承諾：我會一直運行劲腿，不管我的內(nèi)部出現(xiàn)何種數(shù)據(jù)同步問題旭绒，強調(diào)的是不掛掉。
三焦人、權(quán)衡 C挥吵、A
之前提到,CAP理論說一個分布式系統(tǒng)不可能同時滿足C、A花椭、P這三個特性忽匈。那么我們就來分析C、A个从、P的權(quán)衡吧脉幢。
note：其實這里有個關(guān)于CAP理論理解的誤區(qū)歪沃。不要以為在所有時候都只能選擇兩個特性嗦锐。在不存在網(wǎng)絡(luò)失敗的情況下（分布式系統(tǒng)正常運行時），C和A能夠同時保證沪曙。只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生分區(qū)或失敗時奕污，才會在C和A之間做出選擇。
對于一個分布式系統(tǒng)而言液走，P是前提碳默，必須保證，因為只要有網(wǎng)絡(luò)交互就一定會有延遲和數(shù)據(jù)丟失缘眶，這種狀況我們必須接受嘱根，必須保證系統(tǒng)不能掛掉。所以只剩下C巷懈、A可以選擇该抒。要么保證數(shù)據(jù)一致性（保證數(shù)據(jù)絕對正確），要么保證可用性（保證系統(tǒng)不出錯）顶燕。
當(dāng)選擇了C（一致性）時凑保，如果由于網(wǎng)絡(luò)分區(qū)而無法保證特定信息是最新的冈爹，則系統(tǒng)將返回錯誤或超時。
當(dāng)選擇了A（可用性）時欧引，系統(tǒng)將始終處理客戶端的查詢并嘗試返回最新的可用的信息版本频伤，即使由于網(wǎng)絡(luò)分區(qū)而無法保證其是最新的。
四芝此、C憋肖、A、P三者之間的沖突
本部分主要參考分布式CAP定理癌蓖，為什么不能同時滿足三個特性瞬哼？
假設(shè)有兩臺服務(wù)器，一臺放著應(yīng)用A和數(shù)據(jù)庫V租副，一臺放著應(yīng)用B和數(shù)據(jù)庫V坐慰，他們之間的網(wǎng)絡(luò)可以互通，也就相當(dāng)于分布式系統(tǒng)的兩個部分用僧。
在滿足一致性的時候结胀，兩臺服務(wù)器(假設(shè)為N1,N2)的數(shù)據(jù)是一樣的，DB0=DB0责循。在滿足可用性的時候糟港，用戶不管是請求N1或者N2，都會得到立即響應(yīng)院仿。在滿足分區(qū)容錯性的情況下秸抚，N1和N2有任何一方宕機，或者網(wǎng)絡(luò)不通的時候歹垫，都不會影響N1和N2彼此之間的正常運作剥汤。
圖1中，用戶通過N1中的A應(yīng)用請求數(shù)據(jù)更新到服務(wù)器DB0排惨，這時N1中的服務(wù)器DB0變?yōu)镈B1吭敢，通過分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步更新操作，N2服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫V0也更新為了DB1（圖2）暮芭，這時鹿驼，用戶通過B向數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求得到的數(shù)據(jù)就是即時更新后的數(shù)據(jù)DB1。
上面是正常運作的情況辕宏，但分布式系統(tǒng)中畜晰，最大的問題就是網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在假設(shè)一種極端情況瑞筐，N1和N2之間的網(wǎng)絡(luò)斷開了凄鼻，但我們?nèi)砸С诌@種網(wǎng)絡(luò)異常，也就是滿足分區(qū)容錯性，那么這樣能不能同時滿足一致性和可用性呢野宜？
假設(shè)N1和N2之間通信的時候網(wǎng)絡(luò)突然出現(xiàn)故障扫步，有用戶向N1發(fā)送數(shù)據(jù)更新請求，那N1中的數(shù)據(jù)DB0將被更新為DB1匈子，由于網(wǎng)絡(luò)是斷開的河胎，N2中的數(shù)據(jù)庫仍舊是DB0；
如果這個時候虎敦，有用戶向N2發(fā)送數(shù)據(jù)讀取請求游岳，由于數(shù)據(jù)還沒有進(jìn)行同步，應(yīng)用程序沒辦法立即給用戶返回最新的數(shù)據(jù)DB1其徙，怎么辦呢胚迫？有二種選擇，第一唾那，犧牲數(shù)據(jù)一致性访锻，響應(yīng)舊的數(shù)據(jù)DB0給用戶；第二闹获，犧牲可用性期犬，阻塞等待，直到網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)避诽，數(shù)據(jù)更新操作完成之后龟虎，再給用戶響應(yīng)最新的數(shù)據(jù)DB1。
參考資料：
CAP 定理的含義
