浅析分布式服务架构-CAP理论

简介: 基本概念一致性(C,Consistency) :在分布式系统中的所有数据备份,在同一时刻,是否同样的值。可用性(A,Availability) :在集群中,一部分节点故障后,集群整体是否还能响应客户端的读写请求。(对数据更新具备高可用性)分区容忍性(P,Partition tolerance) :在遇到任何网络分区故障的时候,仍然能够保证对外提供满足一致性和可用性的服务,除非是整个网络环境都发生了故障。(即在节点间通信失败时,保证系统不受影响)

基本概念

  • 一致性(C,Consistency) :在分布式系统中的所有数据备份,在同一时刻,是否同样的值。
  • 可用性(A,Availability) :在集群中,一部分节点故障后,集群整体是否还能响应客户端的读写请求。(对数据更新具备高可用性)
  • 分区容忍性(P,Partition tolerance) :在遇到任何网络分区故障的时候,仍然能够保证对外提供满足一致性和可用性的服务,除非是整个网络环境都发生了故障。(即在节点间通信失败时,保证系统不受影响)

什么是CAP理论?

在分布式系统中,一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容忍性(Partition Tolerance)3 个要素最多只能同时满足两个,不可兼得。而由于网络硬件肯定会出现延迟丢包等问题,所以分区容错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。系统如果不能在时限内达成数据一致性,就意味着发生了分区的情况,必须就当前操作在C和A之间做出选择,要么停止系统用于错误恢复(保证一致性), 要么继续服务但是降低一致性(保证可用性)。

网络异常,图片无法展示
|

CAP有哪些组合方式?

1、CA:放弃分区容忍性,加强一致性和可用性,关系数据库、单体应用按照CA进行设计。如MYSQL

2、AP:放弃一致性,加强可用性和分区容忍性,追求最终一致性,很多NoSQL数据库按照AP进行设计。如Cassandra、Dynamo等,默认优先选择AP,弱化C;

说明: 这里放弃一致性是指放弃强一致性,强一致性就是写入成功立刻要查询出最新数据。追求最终一致性是指允许暂时的数据不一致,只要最终在用户接受的时间内数据一致即可。

3、CP:放弃可用性,加强一致性和分区容忍性,一些强一致性要求的系统按CP进行设计,比如跨行转账,一次转账请求要等待双方银行系统都完成整个事务才算完成。如HBase、MongoDB等,默认优先选择CP,弱化A。

说明: 由于网络问题的存在,CP系统可能会出现待等待超时,如果没有处理超时问题则整体系统会出现阻塞。

总结

在分布式系统设计中AP的应用较多,即保证分区容忍性和可用性,牺牲数据的强一致性(写操作后立刻读取到最新数据),保证数据最终一致性。比如:订单退款,今日退款成功,明日账户到账,只要在预定的用户可以接受的时间内退款事务走完即可。

相关文章
|
3月前
|
安全 应用服务中间件 API
微服务分布式系统架构之zookeeper与dubbo-2
微服务分布式系统架构之zookeeper与dubbo-2
|
3月前
|
负载均衡 Java 应用服务中间件
微服务分布式系统架构之zookeeper与dubbor-1
微服务分布式系统架构之zookeeper与dubbor-1
|
3月前
|
存储 JSON 数据库
Elasticsearch 分布式架构解析
【9月更文第2天】Elasticsearch 是一个分布式的搜索和分析引擎,以其高可扩展性和实时性著称。它基于 Lucene 开发,但提供了更高级别的抽象,使得开发者能够轻松地构建复杂的搜索应用。本文将深入探讨 Elasticsearch 的分布式存储和检索机制,解释其背后的原理及其优势。
260 5
|
3天前
|
设计模式 监控 Java
分布式系统架构4:容错设计模式
这是小卷对分布式系统架构学习的第4篇文章,重点介绍了三种常见的容错设计模式:断路器模式、舱壁隔离模式和重试模式。断路器模式防止服务故障蔓延,舱壁隔离模式通过资源隔离避免全局影响,重试模式提升短期故障下的调用成功率。文章还对比了这些模式的优缺点及适用场景,并解释了服务熔断与服务降级的区别。尽管技术文章阅读量不高,但小卷坚持每日更新以促进个人成长。
24 11
|
5天前
|
消息中间件 存储 安全
分布式系统架构3:服务容错
分布式系统因其复杂性,故障几乎是必然的。那么如何让系统在不可避免的故障中依然保持稳定?本文详细介绍了分布式架构中7种核心的服务容错策略,包括故障转移、快速失败、安全失败等,以及它们在实际业务场景中的应用。无论是支付场景的快速失败,还是日志采集的安全失败,每种策略都有自己的适用领域和优缺点。此外,文章还为技术面试提供了解题思路,助你在关键时刻脱颖而出。掌握这些策略,不仅能提升系统健壮性,还能让你的技术栈更上一层楼!快来深入学习,走向架构师之路吧!
36 11
|
7天前
|
自然语言处理 负载均衡 Kubernetes
分布式系统架构2:服务发现
服务发现是分布式系统中服务实例动态注册和发现机制,确保服务间通信。主要由注册中心和服务消费者组成,支持客户端和服务端两种发现模式。注册中心需具备高可用性,常用框架有Eureka、Zookeeper、Consul等。服务注册方式包括主动注册和被动注册,核心流程涵盖服务注册、心跳检测、服务发现、服务调用和注销。
40 12
|
1天前
|
设计模式 存储 算法
分布式系统架构5:限流设计模式
本文是小卷关于分布式系统架构学习的第5篇,重点介绍限流器及4种常见的限流设计模式:流量计数器、滑动窗口、漏桶和令牌桶。限流旨在保护系统免受超额流量冲击,确保资源合理分配。流量计数器简单但存在边界问题;滑动窗口更精细地控制流量;漏桶平滑流量但配置复杂;令牌桶允许突发流量。此外,还简要介绍了分布式限流的概念及实现方式,强调了限流的代价与收益权衡。
27 11
|
15天前
|
存储 算法 安全
分布式系统架构1:共识算法Paxos
本文介绍了分布式系统中实现数据一致性的重要算法——Paxos及其改进版Multi Paxos。Paxos算法由Leslie Lamport提出,旨在解决分布式环境下的共识问题,通过提案节点、决策节点和记录节点的协作,确保数据在多台机器间的一致性和可用性。Multi Paxos通过引入主节点选举机制,优化了基本Paxos的效率,减少了网络通信次数,提高了系统的性能和可靠性。文中还简要讨论了数据复制的安全性和一致性保障措施。
32 1
|
23天前
|
NoSQL Java 数据处理
基于Redis海量数据场景分布式ID架构实践
【11月更文挑战第30天】在现代分布式系统中,生成全局唯一的ID是一个常见且重要的需求。在微服务架构中,各个服务可能需要生成唯一标识符,如用户ID、订单ID等。传统的自增ID已经无法满足在集群环境下保持唯一性的要求,而分布式ID解决方案能够确保即使在多个实例间也能生成全局唯一的标识符。本文将深入探讨如何利用Redis实现分布式ID生成,并通过Java语言展示多个示例,同时分析每个实践方案的优缺点。
43 8
|
19天前
|
消息中间件 架构师 数据库
本地消息表事务:10Wqps 高并发分布式事务的 终极方案,大厂架构师的 必备方案
45岁资深架构师尼恩分享了一篇关于分布式事务的文章,详细解析了如何在10Wqps高并发场景下实现分布式事务。文章从传统单体架构到微服务架构下分布式事务的需求背景出发,介绍了Seata这一开源分布式事务解决方案及其AT和TCC两种模式。随后,文章深入探讨了经典ebay本地消息表方案,以及如何使用RocketMQ消息队列替代数据库表来提高性能和可靠性。尼恩还分享了如何结合延迟消息进行事务数据的定时对账,确保最终一致性。最后,尼恩强调了高端面试中需要准备“高大上”的答案,并提供了多个技术领域的深度学习资料,帮助读者提升技术水平,顺利通过面试。
本地消息表事务:10Wqps 高并发分布式事务的 终极方案,大厂架构师的 必备方案