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架構思想之CAP原理

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摘要:關系數(shù)據(jù)庫的模型擁有高一致性可用性很難進行分區(qū)原子性一個事務中所有操作都必須全部完成,要么全部不完成。

由于自己負責后端的設計已經(jīng)有一段時間,對設計的一些思想和理論有一些理解,但最近被問到什么是CAP時,卻一臉懵逼,下來后專門針對CAP架構思想進行了一些專題學習,在這里也將這個概念引入給大家,大家可以有意識地了解和學習這個思想理念,幫助自己在后續(xù)設計功能時有更好的參考。

分布式領域CAP理論,
Consistency(一致性), 數(shù)據(jù)一致更新,所有數(shù)據(jù)變動都是同步的
Availability(可用性), 好的響應性能
Partition tolerance(分區(qū)容忍性) 可靠性

定理:任何分布式系統(tǒng)只可同時滿足二點,沒法三者兼顧。
忠告:架構師不要將精力浪費在如何設計能滿足三者的完美分布式系統(tǒng),而是應該進行取舍。

關系數(shù)據(jù)庫的ACID模型擁有 高一致性 + 可用性 很難進行分區(qū):
Atomicity原子性:一個事務中所有操作都必須全部完成,要么全部不完成。
Consistency一致性. 在事務開始或結束時,數(shù)據(jù)庫應該在一致狀態(tài)。
Isolation隔離層. 事務將假定只有它自己在操作數(shù)據(jù)庫,彼此不知曉。
Durability. 一旦事務完成,就不能返回。
跨數(shù)據(jù)庫兩段提交事務:2PC (two-phase commit), 2PC is the anti-scalability pattern (Pat Helland) 是反可伸縮模式的,JavaEE中的JTA事務可以支持2PC。因為2PC是反模式,盡量不要使用2PC,使用BASE來回避。

BASE模型反ACID模型,完全不同ACID模型,犧牲高一致性,獲得可用性或可靠性:
Basically Available基本可用。支持分區(qū)失敗(e.g. sharding碎片劃分數(shù)據(jù)庫)
Soft state軟狀態(tài) 狀態(tài)可以有一段時間不同步,異步。
Eventually consistent最終一致,最終數(shù)據(jù)是一致的就可以了,而不是時時高一致。

BASE思想的主要實現(xiàn)有
1.按功能劃分數(shù)據(jù)庫
2.sharding碎片

BASE思想主要強調(diào)基本的可用性,如果你需要High 可用性,也就是純粹的高性能,那么就要以一致性或容忍性為犧牲,BASE思想的方案在性能上還是有潛力可挖的。

現(xiàn)在NOSQL運動豐富了拓展了BASE思想,可按照具體情況定制特別方案,比如忽視一致性,獲得高可用性等等,NOSQL應該有下面兩個流派:

Key-Value存儲,如Amaze Dynamo等,可根據(jù)CAP三原則靈活選擇不同傾向的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。

領域模型 + 分布式緩存 + 存儲 (Qi4j和NoSql運動),可根據(jù)CAP三原則結合自己項目定制靈活的分布式方案,難度高。

這兩者共同點:都是關系數(shù)據(jù)庫SQL以外的可選方案,邏輯隨著數(shù)據(jù)分布,任何模型都可以自己持久化,將數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲分離,將讀和寫分離,存儲可以是異步或同步,取決于對一致性的要求程度。

不同點:NOSQL之類的Key-Value存儲產(chǎn)品是和關系數(shù)據(jù)庫頭碰頭的產(chǎn)品BOX,可以適合非Java如PHP RUBY等領域,是一種可以拿來就用的產(chǎn)品,而領域模型 + 分布式緩存 + 存儲是一種復雜的架構解決方案,不是產(chǎn)品,但這種方式更靈活,更應該是架構師必須掌握的。

---by 二月的獅子

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