CAP理论

• 概述

2000年Eric Brewer教授提出了著名的CAP理论，即：一个分布式系统不可能满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时满足两个。2002年MIT的Seth Gilbert 和 Nancy lynch两人证明了CAP理论的正确性（原文见这里，译稿见这里）。根据CAP理论，一致性(C)，可用性(A)，分区容错性(P)，三者不可兼得，必须有所取舍。因此系统架构师不要把精力浪费在如何设计才能同时满足CAP三者的完美分布式系统，而是应该研究如何进行取舍，满足实际的业务需求。

• 解释

Consistency（一致性）：在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻都有同样的值。/数据一致更新，所有数据变动都是同步的；

Availability（可用性）：在集群中一部分节点故障后，集群整体还能响应客户端的读写请求。/每一个操作总是能够在确定的时间内返回，也就是系统随时都是可用的，强调好的响应性能；

Tolerance of network Partitions（分区容错性）：集群中的某些节点在无法联系后，集群整体还能继续进行服务。/在出现网络分区（比如断网）的情况下，分离的系统也能正常运行，强调系统的可靠性；

对于分布式存储系统而言，分区容错性(P)是基本需求，因此有CP和AP两种选择。

1. CP模式保证分布在网络上不同节点数据的一致性，但对可用性支持不足，这类系统主要有BigTable, HBASE, MongoDB, Redis, MemcacheDB, Berkeley DB等。
2. AP模式主要以实现"最终一致性（Eventual Consistency）"来确保可用性和分区容忍性，但弱化了数据一致性要求，典型系统包括Dynamo, Tokyo Cabinet, Cassandra, CouchDB, SimpleDB等。