架构师第六周作业及总结

话说天下大势，合久必分，分久必合。

各种技术之间没有优劣、高低之分，每种技术或技术之组合都有与之对应的最佳应用场景。没有哪一种技术是就是银弹，架构师的价值所在就是对症每一种业务场景应用不同的技术（组合）。业务和技术相辅相成，业务的症成了技术的就，技术的道解决了业务的痛。



分布式数据库架构-mysql

1. 主从复制

2. 级联复制

3. 读写分离

4. MGR集群

5. PXC集群

6. 主主复制（在生产环境中不建议此种架构模式，容易造成数据冲突和混乱）

7. MHA主高可用架构

8. 基于zookeeper的主高可用



分布式的架构的理论基础-CAP定理

CAP定理，又被称为布鲁尔定理，由加州大学伯克利分校的计算机科学家埃里克.布鲁尔在2000年的ACM PODC上提出的一个猜想。2002年，麻省理工学院的赛斯.吉尔伯特和南希.林奇发表了布鲁尔猜想的证明，使之成为分布式计算领域公认的一个定理。



CAP：在一个分布式系统(指互相连接并共享数据的节点的集合)中，当涉及读写操作时，只能保证一致性(Consstence)、可用性(Availability)、分区容错性(Partition Tolerance)三者中的两个，另外一个必须被牺牲。

• C(Consistence)：对某个指定的客户端来说，读操作保证能够返回最新的写操作结果。

• A(Availability)：非故障节的节点在合理的时间内返回合理的响应(不是错误和超时的响应)。

• P(Partition Tolerance)：当出现网络分区后，系统能够继续“履行职责”。



虽然CAP理论定义是三个要素中只能取两个，但放到分布式环境下来思考，我们会发现必须选择P(分区容错性)要素，因为网络本身无法做到100%可靠，有可能出现故障，那么分区是一个必须的现象。如果我们选择了CA而放弃了P，那么当分区现象发生时，为了保证C，系统需要禁止写入，当有写请求时，系统返回了error，这又和A冲突了，因为A要求返回no error和no timeout。因此，分布式系统理论上不可能选择CA架构，只能选择CP或AP架构。

• CP-Consistence/Partition Tolerance

如上图所示，为了保证一致性，当发生分区现象后，N1节点上的数据已经被客户端1更新到X1后，但这时由于N1和N2节点之间的网格发生故障，造成复制通道中断，数据X1无法更新到节点N2上，节点N2上面的数据还是X。这时客户端2访问到了N2节点，这时N2节点需要返回ERROR，提示客户端“系统现在发生了错误”，这种处理方式违背了可用性A的要求，因此CAP三者只能满足CP。



• AP-Availability/Partition Tolerance



如上图所示，为了保证可用性，当分区现象发生后，N1节点上的数据已经被客户端更新到了Y1状态，这时N1和N2节点之间发生了网络故障，复制通道中断，数据Y1无法复制到N2节点进行更新，节点N2上的数据是Y，这时客户端2向N2节点发起数据请求，N2节点将自已当前的数据Y返回给了客户端2。而实际上最新的数据应该是Y1，这就不满足一致性A的要求了，CAP三者只能满足AP。



CAP关注的粒度是数据，而不是整个系统。

CAP是忽略网络延迟的

正常运行情况下，不存在CP和AP的选择，可以同时满足CA

放弃并不等于什么都不做，需要为分区恢复后做准备



BASE理论

BASE是Basically Available（基本可用）、Soft State（软状态）、Eventually Consistency（最终一致性）三个短语的缩写，其核心思想是即使无法做到强一致性，但应用可以采用适合的方式达到最终一致性。

• 基本可用（Basically Available）：分布式系统在出现故障时，允许损失部分可用性，即保证核心可用

• 软状态（Soft State）：允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。

• 最终一致性（Eventually Consistency）：系统中的所有数据副本经过一定时间后，最终能够达到一致的状态。

BASE理论是CAP理论中AP方案的延伸。



ACID特性

ACID特指事务的四大特性：

• 原子性（Atomicity）：事务包含的所有操作要么全部成功，要么全部失败回滚。因此，如果事务操作成功，则必须要全部应用到数据库中，如果事务操作失败，则不能对数据库有任何的影响

• 一致性（Consistency）：事务必须使数据库从一种一致性状态变迁到另一种一致性状态，即一个事务执行之前和执行之后都必须处于一致性状态

• 隔离性（Isolation）：当多个用户并发访问数据库同一对象时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他事务的操作所干扰，多个并发事务之间要相到隔离

• 持久性（Durability）：事务一旦提交成功，那么它对数据库的改变将是永久性的。即使数据库系统发生重启或异常断电等状况，已经提交的事务也不会丢失

ACID特性是支持事务的关系型数据库所必须遵循的原则，事务的实现机制非常复杂，它使用回滚机制来实现事务的原子性，借助锁机制和MVCC机制来保证事务的并发性和隔离性，基于WAL、checkpoint、crash recovery等机制实现事务的持久性。从而保证整个数据库系统始终处于一致状态。