类似蒙代尔三角-三元悖论,在理论计算机科学中,CAP定理(CAP theorem),又被称作布鲁尔定理(Brewer's theorem),它指出对于一个分布式计算系统来说,不可能同时满足以下三点:
一致性(Consistency) 所有节点在同一时间具有相同的数据
可用性(Availability)保证每个请求不管成功或者失败都有响应
分隔容忍(Partition tolerance)系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作
根据定理,分布式系统只能满足三项中的两项而不可能满足全部三项。
一个分布式系统里面,节点组成的网络本来应该是连通的。然而可能因为一些故障,使得有些节点之间不连通了,整个网络就分成了几块区域。数据就散布在了这些不连通的区域中。这就叫分区。
当你一个数据项只在一个节点中保存,那么分区出现后,和这个节点不连通的部分就访问不到这个数据了。这时分区就是无法容忍的。
提高分区容忍性的办法就是一个数据项复制到多个节点上,那么出现分区之后,这一数据项就可能分布到各个区里。容忍性就提高了。
然而,要把数据复制到多个节点,就会带来一致性的问题,就是多个节点上面的数据可能是不一致的。要保证一致,每次写操作就都要等待全部节点写成功,而这等待又会带来可用性的问题。
总的来说就是,数据存在的节点越多,分区容忍性越高,但要复制更新的数据就越多,一致性就越难保证。为了保证一致性,更新所有节点数据所需要的时间就越长,可用性就会降低。
CA:放弃分区容错性,加强一致性和可用性,传统关系型数据库的选择
这些数据库对于分区容忍性方面比较不感冒,主要采用复制(Replication)这种方式来保证数据的安全性
1. 传统关系型数据库,比如Postgres和MySQL等(Relational) ;
2. Vertica (Column-oriented) ;
3. Aster Data (Relational) ;
4. Greenplum (Relational) ;
AP:放弃一致性,追求分区容错性和可用性,这类系统主要以实现"最终一致性(Eventual Consistency)"来确保可用性和分区容忍性
1. Dynamo (Key-value);
2. Voldemort (Key-value) ;
3. Tokyo Cabinet (Key-value) ;
4. KAI (Key-value) ;
5. Cassandra (Column-oriented) ;
6. CouchDB (Document-oriented) ;
7. SimpleDB (Document-oriented) ;
8. Riak (Document-oriented) ;
CP:放弃可用性,追求一致性和分区容错性,基本不会选择,网络问题会直接让整个系统不可用,这种系统将数据分布在多个网络分区的节点上,并保证这些数据的一致性,但是对于可用性的支持方面有问题,比如当集群出现问题的话,节点有可能因无法确保数据是一致性的而拒绝提供服务
1. BigTable (Column-oriented) ;
2. Hypertable (Column-oriented);
3. HBase (Column-oriented) ;
4. MongoDB (Document) ;
5. Terrastore (Document) ;
6. Redis (Key-value) ;
7. Scalaris (Key-value) ;
8. MemcacheDB (Key-value) ;
9. Berkeley DB (Key-value) ;
CAP和ACID一致性区别
ACID一致性是有关数据库规则,如果数据表结构定义一个字段值是唯一的,那么一致性系统将解决所有操作中导致这个字段值非唯一性的情况,如果带有一个外键的一行记录被删除,那么其外键相关记录也应该被删除,这就是ACID一致性意思。
CAP理论的一致性是保证同样一个数据在所有不同服务器上的拷贝都是相同的,这是一种逻辑保证,而不是物理,因为光速限制,在不同服务器上这种复制是需要时间的,集群通过阻止客户端查看不同节点上还未同步的数据维持逻辑视图。