分布式理论CAP，BASE

什么是CAP理论？

CAP理论指的是一个分布式系统最多只能同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance）这三项中的两项。

Consistency 一致性
对于客户端的每次读操作，要么读到的是最新的数据，要么读取失败。换句话说，一致性是站在分布式系统的角度，对访问本系统的客户端的一种承诺：要么我给您返回一个错误，要么我给你返回绝对一致的最新数据，不难看出，其强调的是数据正确。

（1）强一致性
对于关系型数据库，要求更新过的数据能被后续的访问都能看到，这是强一致性。

（2）弱一致性
数据更新后，如果能容忍后续的访问只能访问到部分或者全部访问不到，则是弱一致性。

（3）最终一致性
如果经过一段时间后要求能访问到更新后的数据，则是最终一致性。

Availability可用性
任何客户端的请求都能得到响应数据，不会出现响应错误。换句话说，可用性是站在分布式系统的角度，对访问本系统的客户的另一种承诺：我一定会给您返回数据，不会给你返回错误，但不保证数据最新，强调的是不出错。

Partition tolerance分区容忍性
由于分布式系统通过网络进行通信，网络是不可靠的。分区容错性指在遇到某节点或网络分区故障的时候，仍然能够对外提供满足一致性和可用性的服务。换句话说，分区容忍性是站在分布式系统的角度，对访问本系统的客户端的再一种承诺：我会一直运行，不管我的内部出现何种数据同步问题，强调的是不挂掉。

CAP权衡

之前提到,CAP理论说一个分布式系统不可能同时满足C、A、P这三个特性。那么我们就来分析C、A、P的权衡吧。

对于一个分布式系统而言，P分区容忍性是前提，必须保证，因为只要有网络交互就一定会有延迟和数据丢失，这种状况我们必须接受，必须保证系统不能挂掉。所以只剩下C、A可以选择。要么保证C数据一致性（保证数据绝对正确），要么保证A可用性（保证系统不出错）。

满足CA舍弃P，也就是满足一致性和可用性，舍弃容错性。但是这也就意味着你的系统不是分布式的了，因为涉及分布式的想法就是把功能分开，部署到不同的机器上。

其实这里有个关于CAP理论理解的误区。不要以为在所有时候都只能选择两个特性。在不存在网络失败的情况下（分布式系统正常运行时），C和A能够同时保证。只有当网络发生分区或失败时，才会在C和A之间做出选择。

当选择了C（一致性）时，要求返回的是最新的正确数据，如果由于网络分区而无法保证特定信息是最新的，则系统将返回错误或超时。

当选择了A（可用性）时，要求请求都能得到响应数据，不会出现响应错误。系统将始终处理客户端的查询并尝试返回最新的可用的信息版本，即使由于网络分区而无法保证其是最新的。

举例：
对于多数大型互联网应用的场景，主机众多、部署分散，而且现在的集群规模越来越大，所以节点故障、网络故障是常态，而且要保证服务可用性达到N个9，即保证P分区容忍性和A可用性，舍弃C（退而求其次保证最终一致性）。虽然某些地方会影响客户体验，但没达到造成用户流程的严重程度。像12306还有淘宝网，就好比是你买火车票，本来你看到的是还有一张票，其实在这个时刻已经被买走了，你填好了信息准备买的时候发现系统提示你没票了。这就是牺牲了一致性。

对于涉及到钱财这样不能有一丝让步的场景，C一致性必须保证。网络发生故障宁可停止服务，这是保证CA，舍弃P。貌似这几年国内银行业发生了不下10起事故，但影响面不大，报到也不多，广大群众知道的少。还有一种是保证CP，舍弃A。例如网络故障事只读不写。

什么是BASE理论？

BASE理论是基于CAP理论逐步演化而来的，是CP（强一致性）和AP（强可用性）权衡的结果。
BASE理论的核心思想是：即使无法做到强一致性，但应用可以采用适合的方式达到最终一致性（Eventual Consitency）。也就是说它是通过牺牲数据的强一致性来保证可用性的。

BASE是指基本可用BA（Basically Available）、软状态S（ Soft State）、最终一致性E（ Eventual Consistency）。

基本可用（Basically Available）
基本可用是指分布式系统在出现故障的时候，允许损失部分可用性，即保证核心可用。
电商大促时，为了应对访问量激增，部分用户可能会被引导到降级页面，服务层也可能只提供降级服务。这就是损失部分可用性的体现。

软状态（ Soft State）
软状态也称为弱状态，与硬状态相对，是指允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。即允许不同节点间数据副本之间进行数据同步的过程存在延时

最终一致性（ Eventual Consistency）
最终一致性是指系统中的所有数据副本经过一定时间后，最终能够达到一致的状态。弱一致性和强一致性相反，最终一致性是弱一致性的一种特殊情况。

BASE理论并没有要求数据的强一致性，而是允许数据在一定的时间段内是不一致的，但在最终某个状态会达到一致。在生产环境中，很多公司，会采用BASE理论来实现数据的一致，因为产品的可用性相比强一致性来说，更加重要。比如在电商平台中，当用户对一个订单发起支付时，往往会调用第三方支付平台，比如支付宝支付或者微信支付，调用第三方成功后，第三方并不能及时通知我方系统，在第三方没有通知我方系统的这段时间内，我们给用户的订单状态显示支付中，等到第三方回调之后，我们再将状态改成已支付。虽然订单状态在短期内存在不一致。但是用户却获得了更好的产品体验。