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CAP原則又稱CAP定理，指的是在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分區(qū)容錯(cuò)性），三者不可得兼。

分布式系統(tǒng)（distributed system）正變得越來(lái)越重要，大型網(wǎng)站幾乎都是分布式的。

分布式系統(tǒng)的最大難點(diǎn)，就是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)如何同步。CAP 定理是這方面的基本定理，也是理解分布式系統(tǒng)的起點(diǎn)。

分布式系統(tǒng)的三個(gè)指標(biāo)

1998年，加州大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Eric Brewer 提出，分布式系統(tǒng)有三個(gè)指標(biāo)。

• Consistency

• Availability

• Partition tolerance

它們的第一個(gè)字母分別是 C、A、P。

Eric Brewer 說(shuō)，這三個(gè)指標(biāo)不可能同時(shí)做到。這個(gè)結(jié)論就叫做 CAP 定理。

Partition tolerance

先看 Partition tolerance，中文叫做"分區(qū)容錯(cuò)"。

大多數(shù)分布式系統(tǒng)都分布在多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)就叫做一個(gè)區(qū)（partition）。分區(qū)容錯(cuò)的意思是，區(qū)間通信可能失敗。比如，一臺(tái)服務(wù)器放在中國(guó)，另一臺(tái)服務(wù)器放在美國(guó)，這就是兩個(gè)區(qū)，它們之間可能無(wú)法通信。

上圖中，G1 和 G2 是兩臺(tái)跨區(qū)的服務(wù)器。G1 向 G2 發(fā)送一條消息，G2 可能無(wú)法收到。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須考慮到這種情況。

一般來(lái)說(shuō)，分區(qū)容錯(cuò)無(wú)法避免，因此可以認(rèn)為 CAP 的 P 總是成立。CAP 定理告訴我們，剩下的 C 和 A 無(wú)法同時(shí)做到。

Consistency

Consistency 中文叫做"一致性"。意思是，寫(xiě)操作之后的讀操作，必須返回該值。舉例來(lái)說(shuō)，某條記錄是 v0，用戶向 G1 發(fā)起一個(gè)寫(xiě)操作，將其改為 v1。

接下來(lái)，用戶的讀操作就會(huì)得到 v1。這就叫一致性。

問(wèn)題是，用戶有可能向 G2 發(fā)起讀操作，由于 G2 的值沒(méi)有發(fā)生變化，因此返回的是 v0。G1 和 G2 讀操作的結(jié)果不一致，這就不滿足一致性了。

為了讓 G2 也能變?yōu)?v1，就要在 G1 寫(xiě)操作的時(shí)候，讓 G1 向 G2 發(fā)送一條消息，要求 G2 也改成 v1。

這樣的話，用戶向 G2 發(fā)起讀操作，也能得到 v1。

Availability

Availability 中文叫做"可用性"，意思是只要收到用戶的請(qǐng)求，服務(wù)器就必須給出回應(yīng)。

用戶可以選擇向 G1 或 G2 發(fā)起讀操作。不管是哪臺(tái)服務(wù)器，只要收到請(qǐng)求，就必須告訴用戶，到底是 v0 還是 v1，否則就不滿足可用性。

Consistency 和 Availability 的矛盾

一致性和可用性，為什么不可能同時(shí)成立？答案很簡(jiǎn)單，因?yàn)榭赡芡ㄐ攀。闯霈F(xiàn)分區(qū)容錯(cuò)）。

如果保證 G2 的一致性，那么 G1 必須在寫(xiě)操作時(shí)，鎖定 G2 的讀操作和寫(xiě)操作。只有數(shù)據(jù)同步后，才能重新開(kāi)放讀寫(xiě)。鎖定期間，G2 不能讀寫(xiě)，沒(méi)有可用性不。

如果保證 G2 的可用性，那么勢(shì)必不能鎖定 G2，所以一致性不成立。

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