下次面试不要说你不会回答分布式理论-分布式面试基础之CAP理论&BASE理论

1.CAP理论

1.1 含义

• C（Consistency一致性）、Availability（可用性）、Partition Tolerance（分区容错性）。

1.2 具体意义

• 一致性（Consistency） : 所有节点访问同一份最新的数据副本
• 可用性（Availability）: 非故障的节点在合理的时间内返回合理的响应（不是错误或者超时的响应）。
• 分区容错性（Partition tolerance） : 分布式系统出现网络分区的时候，仍然能够对外提供服务。(网络分区的概念：分布式系统中，多个节点之前的网络本来是连通的，但是因为某些故障（比如部分节点网络出了问题）某些节点之间不连通了，整个网络就分成了几块区域，这就叫网络分区。)
• 所谓的三选二：当网络出现分区的时候，P一定要选，CA可以适当的偏向。当网络没有出现分区，CA就没有取舍的必要。（比如 ZooKeeper、HBase 就是 CP 架构，Cassandra、Eureka 就是 AP 架构，Nacos 不仅支持 CP 架构也支持 AP 架构。）

2.Base理论

2.1 含义

• BASE 是 Basically Available（基本可用） 、Soft-state（软状态） 和 Eventually Consistent（最终一致性）。

2.2具体意义

• 核心思想：即使无法做到强一致性，但每个应用都可以根据自身业务特点，采用适当的方式来使系统达到最终一致性。BASE 理论本质上是对 CAP 的延伸和补充，更具体地说，是对 CAP 中 AP 方案的一个补充。
• 基本可用
  基本可用是指分布式系统在出现不可预知故障的时候，允许损失部分可用性。但是，这绝不等价于系统不可用。
• 软状态
  软状态指允许系统中的数据存在中间状态（CAP 理论中的数据不一致），并认为该中间状态的存在不会影响系统的整体可用性，即允许系统在不同节点的数据副本之间进行数据同步的过程存在延时。
• 最终一致性
  最终一致性强调的是系统中所有的数据副本，在经过一段时间的同步后，最终能够达到一个一致的状态。因此，最终一致性的本质是需要系统保证最终数据能够达到一致，而不需要实时保证系统数据的强一致性。
• 分布式一致性的 3 种级别：
  1.强一致性 ：系统写入了什么，读出来的就是什么。
  2.弱一致性 ：不一定可以读取到最新写入的值，也不保证多少时间之后读取到的数据是最新的，只是会尽量保证某个时刻达到数据一致的状态。
  3.最终一致性 ：弱一致性的升级版，系统会保证在一定时间内达到数据一致的状态。
• 实现最终一致性的方法
  1.读时修复 : 在读取数据时，检测数据的不一致，进行修复。比如 Cassandra 的 Read Repair 实现，具体来说，在向 Cassandra 系统查询数据的时候，如果检测到不同节点 的副本数据不一致，系统就自动修复数据。
  2.写时修复 : 在写入数据，检测数据的不一致时，进行修复。比如 Cassandra 的 Hinted Handoff 实现。具体来说，Cassandra 集群的节点之间远程写数据的时候，如果写失败 就将数据缓存下来，然后定时重传，修复数据的不一致性。
  3.异步修复 : 这个是最常用的方式，通过定时对账检测副本数据的一致性，并修复。

总结

• ACID 是数据库事务完整性的理论，CAP 是分布式系统设计理论，BASE 是 CAP 理论中 AP 方案的延伸。