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1998年,加州大學的計算機科學家 Eric Brewer 提出,分布式系統有三個指標。
Consistency
Availability
Partition tolerance
它們的第一個字母分別是 C、A、P。Eric Brewer 說,這三個指標不可能同時做到。這個結論就叫做 CAP 定理。
先看 Partition tolerance,中文叫做"分區容錯"。
大多數分布式系統都分布在多個子網絡。每個子網絡就叫做一個區(partition)。分區容錯的意思是,區間通信可能失敗。比如,一臺服務器放在中國,另一臺服務器放在美國,這就是兩個區,它們之間可能無法通信。
上圖中,G1 和 G2 是兩臺跨區的服務器。G1 向 G2 發送一條消息,G2 可能無法收到。系統設計的時候,必須考慮到這種情況。
一般來說,分區容錯無法避免,因此可以認為 CAP 的 P 總是成立。CAP 定理告訴我們,剩下的 C 和 A 無法同時做到。
Consistency 中文叫做"一致性"。意思是,寫操作之后的讀操作,必須返回該值。舉例來說,某條記錄是 v0,用戶向 G1 發起一個寫操作,將其改為 v1。
接下來,用戶的讀操作就會得到 v1。這就叫一致性。
問題是,用戶有可能向 G2 發起讀操作,由于 G2 的值沒有發生變化,因此返回的是 v0。G1 和 G2 讀操作的結果不一致,這就不滿足一致性了。
為了讓 G2 也能變為 v1,就要在 G1 寫操作的時候,讓 G1 向 G2 發送一條消息,要求 G2 也改成 v1。
這樣的話,用戶向 G2 發起讀操作,也能得到 v1。
Availability 中文叫做"可用性",意思是只要收到用戶的請求,服務器就必須給出回應。
用戶可以選擇向 G1 或 G2 發起讀操作。不管是哪臺服務器,只要收到請求,就必須告訴用戶,到底是 v0 還是 v1,否則就不滿足可用性。
一致性和可用性,為什么不可能同時成立?答案很簡單,因為可能通信失敗(即出現分區容錯)。
如果保證 G2 的一致性,那么 G1 必須在寫操作時,鎖定 G2 的讀操作和寫操作。只有數據同步后,才能重新開放讀寫。鎖定期間,G2 不能讀寫,沒有可用性不。
如果保證 G2 的可用性,那么勢必不能鎖定 G2,所以一致性不成立。
綜上所述,G2 無法同時做到一致性和可用性。系統設計時只能選擇一個目標。如果追求一致性,那么無法保證所有節點的可用性;如果追求所有節點的可用性,那就沒法做到一致性。
到此,相信大家對“CAP定理的含義是什么”有了更深的了解,不妨來實際操作一番吧!這里是億速云網站,更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢,關注我們,繼續學習!
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