CAP原則
CAP原則又稱CAP定理代箭，指的是在一個分布式系統(tǒng)中辕录， Consistency（一致性）、 Availability（可用性）梢卸、Partition tolerance（分區(qū)容錯性），三者不可得兼副女。CAP原則是NOSQL數(shù)據(jù)庫的基石蛤高。Consistency（一致性）。 Availability（可用性）碑幅。Partition tolerance（分區(qū)容錯性）戴陡。
分布式系統(tǒng)的CAP理論：理論首先把分布式系統(tǒng)中的三個特性進行了如下歸納：
- 一致性（C）：在分布式系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)備份，在同一時刻是否同樣的值沟涨。（等同- 于所有節(jié)點訪問同一份最新的數(shù)據(jù)副本）
可用性（A）：在集群中一部分節(jié)點故障后恤批，集群整體是否還能響應客戶端的讀寫請求。（對數(shù)據(jù)更新具備高可用性） - 分區(qū)容忍性（P）：以實際效果而言裹赴，分區(qū)相當于對通信的時限要求喜庞。系統(tǒng)如果不能在時限內(nèi)達成數(shù)據(jù)一致性，就意味著發(fā)生了分區(qū)的情況棋返，必須就當前操作在C和A之間做出選擇延都。
一致性與可用性的決擇編輯
CAP理論就是說在分布式存儲系統(tǒng)中，最多只能實現(xiàn)上面的兩點睛竣。而由于當前的網(wǎng)絡硬件肯定會出現(xiàn)延遲丟包等問題晰房，所以分區(qū)容忍性是我們必須需要實現(xiàn)的。所以我們只能在一致性和可用性之間進行權衡射沟，沒有NoSQL系統(tǒng)能同時保證這三點殊者。
對于web2.0網(wǎng)站來說，關系數(shù)據(jù)庫的很多主要特性卻往往無用武之地
- 數(shù)據(jù)庫事務一致性需求
很多web實時系統(tǒng)并不要求嚴格的數(shù)據(jù)庫事務验夯，對讀一致性的要求很低猖吴，有些場合對寫一致性要求并不高。允許實現(xiàn)最終一致性簿姨。 - 數(shù)據(jù)庫的寫實時性和讀實時性需求
對關系數(shù)據(jù)庫來說距误，插入一條數(shù)據(jù)之后立刻查詢，是肯定可以讀出來這條數(shù)據(jù)的扁位，但是對于很多web應用來說准潭，并不要求這么高的實時性，比方說發(fā)一條消息之 后域仇，過幾秒乃至十幾秒之后刑然，我的訂閱者才看到這條動態(tài)是完全可以接受的。 - 對復雜的SQL查詢暇务，特別是多表關聯(lián)查詢的需求
任何大數(shù)據(jù)量的web系統(tǒng)泼掠，都非常忌諱多個大表的關聯(lián)查詢怔软，以及復雜的數(shù)據(jù)分析類型的報表查詢，特別是SNS類型的網(wǎng)站择镇，從需求以及產(chǎn)品設計角 度挡逼，就避免了這種情況的產(chǎn)生。往往更多的只是單表的主鍵查詢腻豌，以及單表的簡單條件分頁查詢家坎，SQL的功能被極大的弱化了。
BASE理論
BASE是Basically Available（基本可用）吝梅、Soft state（軟狀態(tài)）和Eventually consistent（最終一致性）三個短語的簡寫虱疏，BASE是對CAP中一致性和可用性權衡的結果，其來源于對大規(guī)乃招互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分布式實踐的結論做瞪，是基于CAP定理逐步演化而來的，其核心思想是即使無法做到強一致性（Strong consistency）右冻，但每個應用都可以根據(jù)自身的業(yè)務特點自赔，采用適當?shù)姆绞絹硎瓜到y(tǒng)達到最終一致性（Eventual consistency）香嗓。接下來我們著重對BASE中的三要素進行詳細講解民鼓。
基本可用
基本可用是指分布式系統(tǒng)在出現(xiàn)不可預知故障的時候屉来，允許損失部分可用性——但請注意，這絕不等價于系統(tǒng)不可用跪但，以下兩個就是“基本可用”的典型例子履羞。
響應時間上的損失：正常情況下，一個在線搜索引擎需要0.5秒內(nèi)返回給用戶相應的查詢結果屡久，但由于出現(xiàn)異常（比如系統(tǒng)部分機房發(fā)生斷電或斷網(wǎng)故障）忆首，查詢結果的響應時間增加到了1~2秒。
功能上的損失：正常情況下被环，在一個電子商務網(wǎng)站上進行購物糙及，消費者幾乎能夠順利地完成每一筆訂單，但是在一些節(jié)日大促購物高峰的時候筛欢，由于消費者的購物行為激增浸锨，為了保護購物系統(tǒng)的穩(wěn)定性，部分消費者可能會被引導到一個降級頁面版姑。
弱狀態(tài)也稱為軟狀態(tài)柱搜，和硬狀態(tài)相對，是指允許系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存在中間狀態(tài)剥险，并認為該中間狀態(tài)的存在不會影響系統(tǒng)的整體可用性聪蘸，即允許系統(tǒng)在不同節(jié)點的數(shù)據(jù)副本之間進行數(shù)據(jù)聽不的過程存在延時。
最終一致性
最終一致性強調(diào)的是系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)副本，在經(jīng)過一段時間的同步后健爬，最終能夠達到一個一致的狀態(tài)控乾。因此，最終一致性的本質是需要系統(tǒng)保證最終數(shù)據(jù)能夠達到一致娜遵，而不需要實時保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的強一致性
亞馬遜首席技術官Werner Vogels在于2008年發(fā)表的一篇文章中對最終一致性進行了非常詳細的介紹蜕衡。他認為最終一致性時一種特殊的弱一致性：系統(tǒng)能夠保證在沒有其他新的更新操作的情況下，數(shù)據(jù)最終一定能夠達到一致的狀態(tài)设拟，因此所有客戶端對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問都能夠胡渠道最新的值衷咽。同時，在沒有發(fā)生故障的前提下蒜绽，數(shù)據(jù)達到一致狀態(tài)的時間延遲，取決于網(wǎng)絡延遲桶现，系統(tǒng)負載和數(shù)據(jù)復制方案設計等因素躲雅。
在實際工程實踐中，最終一致性存在以下五類主要變種骡和。
因果一致性：
因果一致性是指相赁，如果進程A在更新完某個數(shù)據(jù)項后通知了進程B，那么進程B之后對該數(shù)據(jù)項的訪問都應該能夠獲取到進程A更新后的最新值慰于，并且如果進程B要對該數(shù)據(jù)項進行更新操作的話钮科，務必基于進程A更新后的最新值，即不能發(fā)生丟失更新情況婆赠。與此同時绵脯，與進程A無因果關系的進程C的數(shù)據(jù)訪問則沒有這樣的限制。讀己之所寫：
讀己之所寫是指休里，進程A更新一個數(shù)據(jù)項之后蛆挫，它自己總是能夠訪問到更新過的最新值，而不會看到舊值妙黍。也就是說悴侵，對于單個數(shù)據(jù)獲取者而言，其讀取到的數(shù)據(jù)一定不會比自己上次寫入的值舊拭嫁。因此可免，讀己之所寫也可以看作是一種特殊的因果一致性。會話一致性：
會話一致性將對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問過程框定在了一個會話當中：系統(tǒng)能保證在同一個有效的會話中實現(xiàn)“讀己之所寫”的一致性做粤，也就是說浇借，執(zhí)行更新操作之后，客戶端能夠在同一個會話中始終讀取到該數(shù)據(jù)項的最新值驮宴。單調(diào)讀一致性：
單調(diào)讀一致性是指如果一個進程從系統(tǒng)中讀取出一個數(shù)據(jù)項的某個值后逮刨，那么系統(tǒng)對于該進程后續(xù)的任何數(shù)據(jù)訪問都不應該返回更舊的值。單調(diào)寫一致性：
單調(diào)寫一致性是指，一個系統(tǒng)需要能夠保證來自同一個進程的寫操作被順序地執(zhí)行修己。
以上就是最終一致性的五類常見的變種恢总，在時間系統(tǒng)實踐中，可以將其中的若干個變種互相結合起來睬愤，以構建一個具有最終一致性的分布式系統(tǒng)片仿。事實上，可以將其中的若干個變種相互結合起來尤辱，以構建一個具有最終一致性特性的分布式系統(tǒng)砂豌。事實上，最終一致性并不是只有那些大型分布式系統(tǒng)才設計的特性光督，許多現(xiàn)代的關系型數(shù)據(jù)庫都采用了最終一致性模型阳距。在現(xiàn)代關系型數(shù)據(jù)庫中，大多都會采用同步和異步方式來實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)復制技術结借。在同步方式中筐摘，數(shù)據(jù)的復制國恥鞥通常是更新事務的一部分，因此在事務完成后船老，主備數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)就會達到一致咖熟。而在異步方式中，備庫的更新往往存在延時柳畔，這取決于事務日志在主備數(shù)據(jù)庫之間傳輸?shù)臅r間長短馍管，如果傳輸時間過長或者甚至在日志傳輸過程中出現(xiàn)異常導致無法及時將事務應用到備庫上，那么狠顯然薪韩，從備庫中讀取的的數(shù)據(jù)將是舊的确沸，因此就出現(xiàn)了不一致的情況。當然俘陷，無論是采用多次重試還是認為數(shù)據(jù)訂正张惹，關系型數(shù)據(jù)庫還是能搞保證最終數(shù)據(jù)達到一致——這就是系統(tǒng)提供最終一致性保證的經(jīng)典案例。
總的來說岭洲，BASE理論面向的是大型高可用可擴展的分布式系統(tǒng)宛逗，和傳統(tǒng)事務的ACID特性使相反的，它完全不同于ACID的強一致性模型盾剩，而是提出通過犧牲強一致性來獲得可用性雷激，并允許數(shù)據(jù)在一段時間內(nèi)是不一致的，但最終達到一致狀態(tài)告私。但同時屎暇，在實際的分布式場景中，不同業(yè)務單元和組件對數(shù)據(jù)一致性的要求是不同的驻粟，因此在具體的分布式系統(tǒng)架構設計過程中根悼，ACID特性與BASE理論往往又會結合在一起使用凶异。
