架构师训练营 week6 - CAP 原理

CAP历史

CAP 定理（CAP theorem）又被称作布鲁尔定理（Brewer's theorem），是加州大学伯克利分校的计算机科学家埃里克·布鲁尔（Eric Brewer）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（Seth Gilbert）和南希·林奇（Nancy Lynch）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。对于设计分布式系统的架构师来说，CAP 是必须掌握的理论。

CAP理论

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（Consistence）、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。

一致性（Consistency）

每次读取的数据都应该是最近写入的数据或者返回一个错误(Every read receives the most recent write or an error)，而不是过期数据，也就是说，数据是一致的

可用性（Availability）

每次请求都应该得到一个响应，而不是返回一个错误或者失去响应，不过这个响应不需要保证数据是最近写入的(Every request receives a (non-error) response, without the guarantee that is contains the most recent write)，也就是说系统需要一直都是可以正常使用的，不会引起调用者的异常，但是并不保证响应的数据是最新的。

分区容忍性（Partition Tolerance）

即使因为网络原因，部分服务器节点之间消息丢失或者延迟了，系统依然应该可以操作的（The system continues to operate despite an arbitrary number of messages being dropped (or deplayed) by the network between nodes)。

CAP理论的几个点

• 当网络分发失效的时候，我们要么取消操作，这样数据就是一致的，但是系统却不可用；要么我们继续写入数据，但是数据的一致性就得不到保证。

• 对于一个分布式系统而言，网络失效一定会发生，也就是说，分区耐受性是必须要保证的，那么在可用性和一致性上就必须二选一。

• 当网络分区失效，也就是网络不可用的时候，如果选择了一致性，系统就可以返回一个错误码或者干脆超时，即系统不可用。如果选择了可用性，那么系统总是可以返回一个数据，但是并不能保证这个数据是最新的。



关于CAP理论，在分布式系统必须要满足分区耐受性的前提下，可用性和一致性无法同时满足。