分布式系统的CAP理论

CAP理论告诉我们，一个分布式系统不可能同时满足以下三种

• 一致性（C：Consistency）

• 可用性（A：Available）

• 分区容错性（P：Partition Tolerance）

这三个基本需求，最多只能同时满足其中的两项，因为P是必须的,因此往往选择就在CP或者AP中。

CAP定义：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：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。

• 可用性：非故障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）。

• 分区容错性：当出现网络分区后，系统能够继续“履行职责”。

一致性

在分布式环境中，一致性是指数据在多个副本之间是否能够保持数据一致的特性。在一致性的需求下，当一个系统在数据一致的状态下执行更新操作后，应该保证系统的数据仍然处于一致的状态。例如一个将数据副本分布在不同分布式节点上的系统来说，如果对第一个节点的数据进行了更新操作并且更新成功后，其他节点上的数据也应该得到更新，并且所有用户都可以读取到其最新的值，那么这样的系统就被认为具有强一致性。

一致性分类：

• 强一致性：（strong consistency）任何时刻，任何用户都能读取到最近一次成功更新的数据。

• 最终一致性：（eventual consistency）用户只能读到某次更新后的值，但系统保证数据将最终达到完全一致的状态，只是所需时间不能保障。

• 弱一致性：（weak consistency）用户无法在确定时间内读到最新更新的值。

• 单调一致性：（monotonic consistency）任何时刻，任何用户一旦读到某个数据在某次更新后的值，那么就不会再读到比这个值更旧的值。也就是说，可获取的数据顺序必是单调递增的。

• 会话一致性：（session consistency）任何用户在某次会话中，一旦读到某个数据在某次更新后的值，那么在本次会话中就不会再读到比这值更旧的值，会话一致性是在单调一致性的基础上进一步放松约束，只保证单个用户单个会话内的单调性，在不同用户或同一用户不同会话间则没有保障。

可用性

可用性是指系统提供的服务必须一直处于可用的状态，对于用户的每一个操作请求总是能够在有限的时间内返回结果。“有效的时间内”是指，对于用户的一个操作请求，系统必须能够在指定的时间（即响应时间）内返回对应的处理结果，如果超过了这个时间范围，那么系统就被认为是不可用的。

“返回结果”是可用性的另一个非常重要的指标，它要求系统在完成对用户请求的处理后，返回一个正常的响应结果。正常的响应结果通常能够明确的反映出对请求的处理结果，即成功或失败，而不是一个让用户感到困惑的返回结果。

分区容错性

分区容错性约束了一个分布式系统需要具有如下特性：分布式系统在遇到任何网络分区故障的时候，仍然需要能够保证对外提供满足一致性和可用性的服务，除非是整个网络环境都发生了故障。

代表框架

Spring Cloud Eureka强调AP，Zookeeper强调CP。