其理论依据就是CAP原理。在分布式系统中,同时满足CAP定律中的一致性 Consistency、可用性 Availability和分区容错性 Partition Tolerance三者是不可能的。在绝大多数的场景,为了可用性和分区容错性,都需要牺牲强一致性来换取系统的高可用性,系统往往只需要保证最终一致性。
CAP理解:
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Consistency:一致性就是在客户端任何时候看到各节点的数据都是一致的。
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Availability:可用性就是在任何时刻都可以提供读写。
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Partition Tolerance:分区容错性是在网络故障、某些节点不能通信的时候系统仍能继续工作。
具体地讲在分布式系统中,在任何数据库设计中,一个Web应用最多只能同时支持上面的两个属性。显然,任何横向扩展策略都要依赖于数据分区。因此,设计人员必须在一致性与可用性之间做出选择。
- AP(高可用&&分区容错):
允许至少一个节点更新状态会导致数据不一致,即丧失了C性质(一致性)。会导致全局的数据不一致。
- CP(一致&&分区容错):
为了保证数据一致性,将分区一侧的节点设置为不可用,那么又丧失了A性质(可用性)。分区同步会导致同步时间无限延长(也就是等数据同步完成之后才能正常访问)
- CA(一致&&高可用):
两个节点可以互相通信,才能既保证C(一致性)又保证A(可用性),这又会导致丧失P性质(分区容错性)。这样的话就分布式节点受阻,无法部署子节点,放弃了分布式系统的可扩展性。因为分布式系统与单机系统不同,它涉及到多节点间的通讯和交互,节点间的分区故障是必然发生的,所以在分布式系统中分区容错性是必须要考虑的。
分布式事务服务
分布式事务服务(Distributed Transaction Service,DTS)是一个分布式事务框架,用来保障在大规模分布式环境下事务的最终一致性。
CAP理论告诉我们在分布式存储系统中,最多只能实现上面的两点。而由于当前的网络硬件肯定会出现延迟丢包等问题,所以分区容忍性是我们必须需要实现的,所以我们只能在一致性和可用性之间进行权衡。
为了保障系统的可用性,互联网系统大多将强一致性需求转换成最终一致性的需求,并通过系统执行幂等性的保证,保证数据的最终一致性。
[](
)追问1:怎么理解强一致性、弱一致性和最终一致性?
强一致性:当更新操作完成之后,任何多个后续进程或者线程的访问都会返回最新的更新过的值。这种是对用户最友好的,就是用户上一次写什么,下一次就保证能读到什么。根据 CAP 理论,这种实现需要牺牲可用性。
弱一致性:系统并不保证后续进程或者线程的访问都会返回最新的更新过的值。系统在数据写入成功之后,不承诺立即可以读到最新写入的值,也不会具体的承诺多久之后可以读到。
最终一致性:弱一致性的特定形式。系统保证在没有后续更新的前提下,系统最终返回上一次更新操作的值。在没有故障发生的前提下,不一致窗口的时间主要受通信延迟,系统负载和复制副本的个数影响。DNS 是一个典型的最终一致性系统。
最终一致性是指系统中所有的副本经过一段时间的异步同步之后,最终能够达到一个一致性的状态,也就是说在数据的一致性上存在一个短暂的延迟。
几乎所有的互联网系统采用的都是终一致性,只有在实在无法使用终一致性,才使用强一致性或事务,比如,对于决定系统运行的敏感数据,需要考虑采用强一致性,对于与钱有关的支付系统或金融系统的数据,需要考虑采用事务。
也就是说能够使用最终一致性的业务就尽量使用最终一致性,因为强一致性会降低系统的可用性。
课间休息,又来秀一下来自咱们群里同学的搬砖工地,坐标:杭州 西湖。
作者:Anchor
[](
)面试题2:了解base理论么?
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在分布式系统中,我们往往追求的是可用性,它的重要程序比一致性要高,那么如何实现高可用性呢?前人已经给我们提出来了另外一个理论,就是base理论,它是用来对CAP定理进行进一步扩充的。base理论指的是:
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Basically Available(基本可用)
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Soft state(软状态)
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Eventually consistent(最终一致性)
base理论是对CAP中的一致性和可用性进行一个权衡的结果,是对互联网大规模分布式系统的实践总结,强调可用性。
理论的核心思想就是:基本可用(Basically Available)和最终一致性(Eventually consistent)。虽然无法做到强一致,但每个应用都可以根据自身的业务特点,采用适当的方式来使系统达到最终一致性(Eventual consistency)。
[](
)追问1:基于base理论,举几个实际的例子
我们以12306订票系统为例
- 流量削峰
可以在不同的时间,出售不同区域的票,将访问请求错开,削弱请求峰值。比如,在春运期间,深圳出发的火车票在 8 点开售,北京出发的火车票在 9 点开售。
- 延迟响应
在春运期间,自己提交的购票请求,往往会在队列中排队等待处理,可能几分钟或十几分钟后,系统才开始处理,然后响应处理结果。
- 体验降级
比如用小图片来替代原始图片,通过降低图片的清晰度和 大小,提升系统的处理能力。
- 过载保护
比如把接收到的请求放在指定的队列中排队处理,如果请求等 待时间超时了(假设是 100ms),这个时候直接拒绝超时请求;再比如队列满了之后,就 清除队列中一定数量的排队请求,保护系统不过载,实现系统的基本可用。
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[](
)作者:北海
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)面试题3:实现分布式事务一致性(Consistency)的方法有哪些?



