分布式数据库CAP原理

分布式数据库CAP原理

CAP简介

传统的关系型数据库事务具备ACID：

• A：原子性
• C：一致性
• I：独立性
• D：持久性

分布式数据库的CAP：

• C（Consistency）：强一致性

  • “all nodes see the same data at the same time”,即更新操作成功并返回客户端后，所有节点在同一时间的数据完全一致，这就是分布式的一致性。一致性的问题在并发系统中不可避免，对于客户端来说，一致性指的是并发访问时更新过的数据如何获取的问题。从服务端来看，则是更新如何复制分布到整个系统，以保证数据最终一致。

• A（Availability）：高可用性

  • 可用性指“Reads and writes always succeed”，即服务一直可用，而且要是正常的响应时间。好的可用性主要是指系统能够很好的为用户服务，不出现用户操作失败或者访问超时等用户体验不好的情况。

• P（Partition tolerance）：分区容错性

  • 即分布式系统在遇到某节点或网络分区故障时，仍然能够对外提供满足一致性或可用性的服务。
  • 分区容错性要求能够使应用虽然是一个分布式系统，而看上去却好像是在一个可以运转正常的整体。比如现在的分布式系统中有某一个或者几个机器宕掉了，其他剩下的机器还能够正常运转满足系统需求，对于用户而言并没有什么体验上的影响。

CAP理论

CAP理论提出就是针对分布式数据库环境的，所以，P这个属性必须容忍它的存在，而且是必须具备的。

因为P是必须的，那么我们需要选择的就是A和C。

大家知道，在分布式环境下，为了保证系统可用性，通常都采取了复制的方式，避免一个节点损坏，导致系统不可用。那么就出现了每个节点上的数据出现了很多个副本的情况，而数据从一个节点复制到另外的节点时需要时间和要求网络畅通的，所以，当P发生时，也就是无法向某个节点复制数据时，这时候你有两个选择：

• 选择可用性 A，此时，那个失去联系的节点依然可以向系统提供服务，不过它的数据就不能保证是同步的了（失去了C属性）。
• 选择一致性C，为了保证数据库的一致性，我们必须等待失去联系的节点恢复过来，在这个过程中，那个节点是不允许对外提供服务的，这时候系统处于不可用状态(失去了A属性)。

最常见的例子是读写分离，某个节点负责写入数据，然后将数据同步到其它节点，其它节点提供读取的服务，当两个节点出现通信问题时，你就面临着选择A（继续提供服务，但是数据不保证准确），C（用户处于等待状态，一直等到数据同步完成）。

总结

分区是常态，不可避免，三者不可共存

可用性和一致性是一对冤家

• 一致性高，可用性低
• 一致性低，可用性高

因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三大类：

• CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
• CP - 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。
• AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。