1. 请简述 CAP 原理。

解析：

1.CAP名词解释

CAP名词解释：C(一致性),A(可用性),P(分区耐受性)

C: Consistency:一致性，特指（数据一致性）。每次读取数据都能得到最近写入的数据或者得到一个错误，而不是过期数据。英文解释：Every read receives the most recent write or an error.

A: Available: 可用性。每次请求都能得到一个响应，而不是返回错误，或者失去响应。但是响应的数据不保证是最近写入的，即不保证数据是最新的。英文解释：Every request receive (non-error) response ,without the guarantee that it contains the most recent write.

P: Partition tolerance :分区耐受性，或者叫做分区容错性。整个系统对局部的错误忍耐接受程度。局部服务器因为网络，或者服务器本身等原因，造成消息丢失或者延迟，系统仍然可以操作的。在分布式系统中，局部错误是一定会发生的，即分区耐受性一定会发生。英文解释：The system continues to operate despite an arbitrary number of message being dropped or delayed by the network between nodes.

2.CAP三者之间关系

1. 分布式系统必定发生分区耐受性(P)：对于分布式系统，网络失效一定会发生。发生时，一定要保证系统仍然时可以操作的，即必须保证分区耐受性P。

2.PC关系：当P发生时，即当网络失效时，返回错误，或者取消操作，保证数据一致性C,但系统不可用,不保证可用性A。

3.PA关系：当P发生时，即当网络失效时，继续操作，继续向系统写入数据，即保证系统可用性A，但是不保证数据的一致性C。

4.二选一：在分布式系统保证分区耐受性P的前提下，数据一致性C和可用性A，不可能同时满足。要么选择数据一致性C，要么选择可用性A，二选一。

3.CAP与互联网分布式系统

互联网分布式系统本身的特点：分布式，主流架构以分布式存在，一定要保证分区耐受性P。

互联网分布式系统关注点之一：高可用，可用性A是必须选择的。

==>互联网分布式系统：选择PA。即互联网分布式系统在保证分区耐受性P的前提下，

保证高可用A，降低一致性C的要求：由实时强一致性降低到最终一致性。

4.最终一致性

互联网分布式系统，选择PA。在数据存储集群中，请求写入数据到某一台服务器时，允许数据写入。

但是此时，集群内其他服务器数据仍为旧数据，读取操作读取旧数据。这是可以接受的。等待新写入数据的服务器，对集群内所有服务器同步完成，所有服务器数据更新为最新数据。用户获取最终最新数据。即数据最终一致性--返回给用户的最终数据是一致的。但是不保证集群内数据是一致的。

5.最终一致性数据冲突

数据写入集群内服务器时，到同步完成的这段时间内，集群内数据有最新版本和过期版本，同时存在。即集群内数据不一致。不同客户端访问集群内不同的服务器，会得到不同版本。

6.最终一致性解决方案

为了用户能够获得最终一致性数据，提出相关解决方案：

1.最终一致写冲突解决方案：以最新时间戳为准，覆盖过期版本数据。

2.客户端解决冲突方案：客户端合并冲突数据。

3.投票解决冲突方案：数据获取投票数量最多者，为最终数据。

7.投票解决方案

1.写多份：写入数据时，同时写入多份。一为保证数据高可用，二为读取可投票。

2.读取: 从节点中读取相关数据的所有版本。

3.投票表决：数据为自己版本投票，获取投票数最多者，为最终数据，返回给所有访问客户端。

8.投票解决方案---相关产品

1.Cassandra:

写三份： 数据写入三次到不同节点，有两次写入成功，即使有一次失败，也认为数据写入成功。

读一份：读取时，取出三个节点的数据，并投票，得票数最多者，即为最终数据，返回给客户端。

2.HBase：

HMaster集群对外提供服务时，只有一台可成为当前活动主服务器。如果有多台HMaster申请成为当前活动主服务器。可通过投票决定那一台HMaster作为主服务器。投票解决方案产品：ZooKeeper。

9.ZooKeeper与分布一致性

1.分布一致性算法Paxos：Proposer提案者，提案给Acceptors接受者，Acceptors接受者承诺Promise，投票提案。Proposer获取最多投票者，形成决议，并将决议发送给所有的Learners。即通过投票达到一致性。

2.Zab协议：Leader发起提案，提交给所有FOLLOWER；所有FOLLWER投票提案，并回执ACK给LEADER，LEADER统计投票结果，形成最终决议，通知所有FOLLOWER更新决议结果。即投票达到一致性。



作业2：

针对 Doris 案例，请用 UML 时序图描述 Doris 临时失效的处理过程（包括判断系统进入临时失效状态，临时失效中的读写过程，失效恢复过程）。



解析：



1.临时失效状态---UML时序图：



2.临时失效中的读写过程--UML时序图



3.失效恢复过程-UML时序图：