CAP原则,全称Consistency(一致性)、Availability(可用性)、Partition Tolerance(分区容错性)原则,是分布式系统设计中一个经典的理论。它指出在分布式系统中,任何系统都无法同时满足以下三个要求,设计者必须在三者间做出折衷:
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一致性(Consistency):
数据一致性意味着在分布式系统中,任何时刻所有节点都能看到相同的数据视图。当一个数据更新成功后,其他节点访问时应能看到这个更新后的值,即保证了全局的数据一致性。 -
可用性(Availability):
可用性意味着在正常情况下,任何时候请求都能够得到响应(不保证响应的是最新的数据),且响应时间在合理范围内。简单来说,系统始终保持可读和可写的状态。 -
分区容错性(Partition Tolerance):
分区容错性是指在分布式系统中,网络分区或通信失败可能发生,即节点间可能由于网络原因无法通信,但即便在这种情况下,系统也要能够继续运作。
CAP原则指出,一个分布式系统在面临网络分区时,最多只能同时满足一致性(C)和可用性(A)中的任意一个,同时必须要满足分区容错性(P)。这是因为在网络分区的情况下,如果要保证一致性,可能需要阻止对一部分数据的访问,从而牺牲可用性;反之,如果要在分区发生时依然保证可用性,系统可能不得不在不同节点间暂时放弃一致性,允许数据的短暂不一致。
在实际工程实践中,设计者通常需要根据应用场景的业务需求和容忍度,灵活选择CA、AP或是CP的权衡方案。例如,很多NoSQL数据库选择了AP路线,允许一定程度的数据不一致,以换取高可用性和分区容错性;而一些金融交易系统可能更倾向于选择CP,牺牲部分可用性以保障数据的强一致性。
一下是CAP关系图: