分布式系統(tǒng)CAP定理中的P原理解析

更新時間：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，祝大家多多進步，早日升職加薪

引言

之前在看 CAP 定理時抱有很大的疑惑，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)絡上查閱了很多關于 CAP 文章，雖然這些文章對于 P 的解釋五花八門，但總結下來這些觀點大多都是指 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識的理論（存在分布式 CA 系統(tǒng)）是沖突的，所以才有了疑惑。

這個定理起源于加州大學柏克萊分校（University of California, Berkeley）的計算機科學家埃里克·布魯爾在 2000 年的分布式計算原理研討會（PODC）上提出的一個猜想。在 2002 年，麻省理工學院（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，使之成為一個定理。

什么是 CAP 定理（CAP theorem）

在理論計算機科學中，CAP 定理（CAP theorem），又被稱作布魯爾定理（Brewer's theorem），它指出對于一個分布式計算系統(tǒng)來說，不可能同時滿足以下三點：

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

分區(qū)容錯性（Partition tolerance）

理解 CAP 理論的最簡單方式是想象兩個節(jié)點分處分區(qū)兩側。允許至少一個節(jié)點更新狀態(tài)會導致數(shù)據(jù)不一致，即喪失了 C 性質。如果為了保證數(shù)據(jù)一致性，將分區(qū)一側的節(jié)點設置為不可用，那么又喪失了 A 性質。除非兩個節(jié)點可以互相通信，才能既保證 C 又保證 A，這又會導致喪失 P 性質。

P 指的是分區(qū)容錯性，分區(qū)現(xiàn)象產(chǎn)生后需要容錯，容錯是指在 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)容錯性 P。
無論我設計的系統(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

幾個常用的 CAP 框架對比

框架	所屬
Eureka	AP
Zookeeper	CP
Consul	CP

Eureka

Eureka 保證了可用性，實現(xiàn)最終一致性。

Eureka 所有節(jié)點都是平等的所有數(shù)據(jù)都是相同的，且 Eureka 可以相互交叉注冊。 Eureka client 使用內置輪詢負載均衡器去注冊，有一個檢測間隔時間，如果在一定時間內沒有收到心跳，才會移除該節(jié)點注冊信息；如果客戶端發(fā)現(xiàn)當前 Eureka 不可用，會切換到其他的節(jié)點，如果所有的 Eureka 都跪了，Eureka client 會使用最后一次數(shù)據(jù)作為本地緩存；所以以上的每種設計都是他不具備一致性的特性。

注意：因為 EurekaAP 的特性和請求間隔同步機制，在服務更新時候一般會手動通過 Eureka 的 api 把當前服務狀態(tài)設置為offline，并等待 2 個同步間隔后重新啟動，這樣就能保證服務更新節(jié)點對整體系統(tǒng)的影響

Zookeeper

強一致性

Zookeeper 在選舉 leader 時會停止服務，只有成功選舉 leader 成功后才能提供服務，選舉時間較長；內部使用 paxos 選舉投票機制，只有獲取半數(shù)以上的投票才能成為 leader，否則重新投票，所以部署的時候最好集群節(jié)點不小于 3 的奇數(shù)個（但是誰能保證跪掉后節(jié)點也是奇數(shù)個呢）；Zookeeper 健康檢查一般是使用 tcp 長鏈接，在內部網(wǎng)絡抖動時或者對應節(jié)點阻塞時候都會變成不可用，這里還是比較危險的；