CAP理论

news/2024/11/30 9:56:28/

CAP理论是分布式计算领域中的一个基本理论,也被称为布鲁尔定理(Brewer's theorem),它由计算机科学家埃里克·布鲁尔(Eric Brewer)提出。CAP是Consistency(一致性)、Availability(可用性)和Partition tolerance(分区容忍性)的缩写。

CAP理论指出,在一个分布式计算系统中,不可能同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容忍性(Partition tolerance)这三个特性。

  • 一致性(Consistency):在一个分布式系统中,如果多个节点同时读取相同的数据,它们应该得到相同的结果。换句话说,系统应该保证数据的一致性。

  • 可用性(Availability):在一个分布式系统中,每个请求都应该在有限的时间内得到响应,即系统应该保持可用状态,不论节点是否失败。

  • 分区容忍性(Partition tolerance):在一个分布式系统中,由于网络问题或节点故障,节点之间可能出现通信中断或分区的情况。分区容忍性指的是系统能够继续运行,即使节点之间存在通信中断或分区。

根据CAP理论,分布式系统只能同时满足其中的两个特性,而无法同时满足三个特性。在面临网络分区或节点故障时,系统必须在一致性和可用性之间做出选择。

根据实际应用需求,分布式系统可以选择在一致性和可用性之间做出权衡。例如,一些系统更注重数据的一致性,即使在面临分区时也会牺牲可用性。而另一些系统则更注重可用性,即使在分区时可能出现一定程度的数据不一致。

对于CA应该都比较容易理解,对于P的话可能不太容易理解,下面我们介绍一下:

分区容忍性(Partition tolerance)是指在分布式系统中,即使系统中的节点之间由于网络问题或故障而无法互相通信或产生分区(Partition),系统仍然能够继续正常运行。

在一个分布式系统中,节点之间的通信是通过网络进行的。然而,由于网络不可靠性或节点故障等原因,可能会导致节点之间的通信中断或分区,即系统无法将所有节点连接在一起形成一个整体的网络。分区容忍性要求系统能够处理这种分区情况,继续提供服务,并保持可用性。

分区容忍性是CAP理论中的一个基本概念,它指出分布式系统必须能够在面对分区时继续运行,即使分区可能导致数据的不一致性或延迟。系统需要能够处理节点间的通信中断或分区,并在分区解除后自动进行数据同步和一致性恢复。

分区容忍性在分布式系统设计中非常重要,因为在现实世界中,网络通信可能会受到各种因素的干扰,例如网络故障、网络拥塞、硬件故障等。通过具备分区容忍性,系统可以更好地应对这些问题,保持可用性并提供持续的服务。

在计算机网络中,分区(Partition)指的是网络的一部分在某些情况下与其他部分无法进行正常通信的情况。网络分区通常发生在分布式系统中,其中网络被分成多个区域,每个区域内的计算节点可以相互通信,但区域之间的通信受到限制或完全无法实现。

网络分区可能由多种原因引起,包括网络故障、硬件故障、软件故障、配置错误、安全问题等。当发生分区时,通常会出现以下情况之一:

  1. 无法进行跨分区的通信:区域内的计算节点可以正常通信,但无法与其他区域内的节点进行通信。

  2. 通信延迟增加:即使分区内的节点可以进行通信,但由于网络分区的存在,通信延迟会增加。

  3. 数据一致性问题:分区可能导致数据的不一致性,因为在分区期间,无法保证所有节点都能访问相同的数据副本。

P是肯定需要保证的,可选的方案只有CP和AP,CP就是出现分区后保障一致性,AP是出现分区后保障可用性,CAP是无法同时保障的。

注册中心到底应该保证CP还是AP?

我觉得大部分情况下,注册中心应该是AP,如果注册中心是CP的,那么表示,当我们向注册中心注册实例或移除实例时,都要等待注册中心集群中的数据达到一致后,才算注册或移除成功,而这是比较耗时的,随着业务应用规模的增大,应用频繁的上下线,那么就会导致注册中心的压力比较大,会影响到服务发现的效率以及服务调用了,而如果注册中心是AP的,那么注册中心集群不管出现了什么情况,都是可以提供服务的,就算集群节点之间数据出现了不一致,对于业务应用而言,可能拉取到了一个已经下线了的服务节点,但是现在一般的微服务框架或组件都提供了服务容错和重试功能,也可以避免这个问题,而如果是AP,对于注册中心而言就不需要消耗太多的资源来实时的保证数据一致性了,保证最终一致性就可以了,这样注册中心的压力会小一点

我们常用的ZK是属于保证CP的,如果集群中大多数节点挂掉了,就算还剩下一部分节点,也不能提供服务。

而像Euraka、Nacos这些注册中心是默认保证AP的,Nacos有一些特别的地方在于Nacos的配置中心的数据是存储在Mysql中的,只有注册中心的数据需要在集群节点之间的同步,从未涉及到的CP还是AP,如果注册的节点是临时节点,那么就是AP,如果是非临时节点,那就是CP,默认是临时节点,所以默认保证AP


http://www.ppmy.cn/news/587151.html

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