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分布式系統(tǒng)CAP定理中的P原理解析

更新時(shí)間：2023年02月05日 11:32:01 作者：啵啵腸

這篇文章主要為大家介紹了分布式系統(tǒng)CAP定理中的P原理解析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

引言

之前在看 CAP 定理時(shí)抱有很大的疑惑，CAP 定理的定義是指在分布式系統(tǒng)中三者只能滿足其二，也就是存在分布式 CA 系統(tǒng)的。

在網(wǎng)絡(luò)上查閱了很多關(guān)于 CAP 文章，雖然這些文章對(duì)于 P 的解釋五花八門，但總結(jié)下來這些觀點(diǎn)大多都是指 P 是不可缺少的，也就是說在分布式系統(tǒng)只能是 AP 或者 CP，這種理論與我之前所認(rèn)識(shí)的理論（存在分布式 CA 系統(tǒng)）是沖突的，所以才有了疑惑。

這個(gè)定理起源于加州大學(xué)柏克萊分校（University of California, Berkeley）的計(jì)算機(jī)科學(xué)家埃里克·布魯爾在 2000 年的分布式計(jì)算原理研討會(huì)（PODC）上提出的一個(gè)猜想。在 2002 年，麻省理工學(xué)院（MIT）的賽斯·吉爾伯特和南希·林奇發(fā)表了布魯爾猜想的證明，使之成為一個(gè)定理。

什么是 CAP 定理（CAP theorem）

在理論計(jì)算機(jī)科學(xué)中，CAP 定理（CAP theorem），又被稱作布魯爾定理（Brewer's theorem），它指出對(duì)于一個(gè)分布式計(jì)算系統(tǒng)來說，不可能同時(shí)滿足以下三點(diǎn)：

一致性（Consistency）（等同于所有節(jié)點(diǎn)訪問同一份最新的數(shù)據(jù)副本）
可用性（Availability）（每次請(qǐng)求都能獲取到非錯(cuò)的響應(yīng)——但是不保證獲取的數(shù)據(jù)為最新數(shù)據(jù)）
分區(qū)容錯(cuò)性（Partition tolerance）（以實(shí)際效果而言，分區(qū)相當(dāng)于對(duì)通信的時(shí)限要求。系統(tǒng)如果不能在時(shí)限內(nèi)達(dá)成數(shù)據(jù)一致性，就意味著發(fā)生了分區(qū)的情況，必須就當(dāng)前操作在 C 和 A 之間做出選擇。）

分區(qū)容錯(cuò)性（Partition tolerance）

理解 CAP 理論的最簡(jiǎn)單方式是想象兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分處分區(qū)兩側(cè)。允許至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)更新狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，即喪失了 C 性質(zhì)。如果為了保證數(shù)據(jù)一致性，將分區(qū)一側(cè)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為不可用，那么又喪失了 A 性質(zhì)。除非兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以互相通信，才能既保證 C 又保證 A，這又會(huì)導(dǎo)致喪失 P 性質(zhì)。

P 指的是分區(qū)容錯(cuò)性，分區(qū)現(xiàn)象產(chǎn)生后需要容錯(cuò)，容錯(cuò)是指在 A 與 C 之間選擇。如果分布式系統(tǒng)沒有分區(qū)現(xiàn)象（沒有出現(xiàn)不一致不可用情況）本身就沒有分區(qū) ，既然沒有分區(qū)則就更沒有分區(qū)容錯(cuò)性 P。
無論我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是 AP 還是 CP 系統(tǒng)如果沒有出現(xiàn)不一致不可用。則該系統(tǒng)就處于 CA 狀態(tài)
P 的體現(xiàn)前提是得有分區(qū)情況存在

文章來源：維基百科 CAP 定理

幾個(gè)常用的 CAP 框架對(duì)比

框架	所屬
Eureka	AP
Zookeeper	CP
Consul	CP

Eureka

Eureka 保證了可用性，實(shí)現(xiàn)最終一致性。

Eureka 所有節(jié)點(diǎn)都是平等的所有數(shù)據(jù)都是相同的，且 Eureka 可以相互交叉注冊(cè)。 Eureka client 使用內(nèi)置輪詢負(fù)載均衡器去注冊(cè)，有一個(gè)檢測(cè)間隔時(shí)間，如果在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到心跳，才會(huì)移除該節(jié)點(diǎn)注冊(cè)信息；如果客戶端發(fā)現(xiàn)當(dāng)前 Eureka 不可用，會(huì)切換到其他的節(jié)點(diǎn)，如果所有的 Eureka 都跪了，Eureka client 會(huì)使用最后一次數(shù)據(jù)作為本地緩存；所以以上的每種設(shè)計(jì)都是他不具備一致性的特性。

注意：因?yàn)?EurekaAP 的特性和請(qǐng)求間隔同步機(jī)制，在服務(wù)更新時(shí)候一般會(huì)手動(dòng)通過 Eureka 的 api 把當(dāng)前服務(wù)狀態(tài)設(shè)置為offline，并等待 2 個(gè)同步間隔后重新啟動(dòng)，這樣就能保證服務(wù)更新節(jié)點(diǎn)對(duì)整體系統(tǒng)的影響

Zookeeper

強(qiáng)一致性

Zookeeper 在選舉 leader 時(shí)會(huì)停止服務(wù)，只有成功選舉 leader 成功后才能提供服務(wù)，選舉時(shí)間較長(zhǎng)；內(nèi)部使用 paxos 選舉投票機(jī)制，只有獲取半數(shù)以上的投票才能成為 leader，否則重新投票，所以部署的時(shí)候最好集群節(jié)點(diǎn)不小于 3 的奇數(shù)個(gè)（但是誰能保證跪掉后節(jié)點(diǎn)也是奇數(shù)個(gè)呢）；Zookeeper 健康檢查一般是使用 tcp 長(zhǎng)鏈接，在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)時(shí)或者對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)阻塞時(shí)候都會(huì)變成不可用，這里還是比較危險(xiǎn)的；

Consul

和 Zookeeper 一樣數(shù)據(jù) CP

Consul 注冊(cè)時(shí)候只有過半的節(jié)點(diǎn)都寫入成功才認(rèn)為注冊(cè)成功；leader 掛掉時(shí)，重新選舉期間整個(gè) Consul 不可用,保證了強(qiáng)一致性但犧牲了可用性有很多 blog 說 Consul 屬于 ap，官方已經(jīng)確認(rèn)他為 CP 機(jī)制。

以上就是分布式系統(tǒng)CAP定理中的P原理解析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于分布式系統(tǒng)CAP的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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