CAP是Consistency、Availability、Partition tolerance三個詞語的縮寫，分别表示一緻性、可用性、分區容忍性。

為了方便對CAP理論的理解，我們結合電商系統中的一些業務場景來理解CAP。

• Consistency（一緻性）

一緻性是指寫操作後的讀操作可以讀取到最新的數據狀态，當數據分布在多個節點上時，從任意節點上讀取的數據都是最新的。

上圖中，商品信息的讀寫要滿足一緻性就要實現下面的目标：

商品服務成功寫入主數據庫後，立刻能從從數據庫中查詢到最新的數據。

如何實現一緻性？

1. 數據寫入主數據庫後要立即将數據同步到從數據庫。
2. 在主從同步期間要将從數據庫鎖定，待同步完成後再釋放鎖，以免在同步期間，在從數據庫中讀取到舊數據。

• Availability（可用性）

可用性是指任何事務操作都可以得到響應結果，且不會出現響應超時或響應錯誤。

上圖中，商品信息的讀寫要滿足可用性就要實現下面的目标：

1. 從數據庫接收到查詢請求需立即返回響應數據。
2. 從數據庫不允許出現響應超時或響應錯誤。

如何實現可用性？

1. 主從同步期間，不可将從數據庫中的資源鎖定。
2. 即使數據還沒有同步過來，從數據庫也要返回要查詢的數據，哪怕是舊數據也行。

• Partition tolerance（分區容忍性）

通常分布式系統的各個節點部署在不同的子網，這就是網絡分區；因為網絡分區存在，那麼不可避免地會出現由于網絡問題而導緻節點之間通信失敗，此時系統仍可對外提供服務，這就叫分區容忍性。

上圖中，商品信息的讀寫要滿足分區容忍性就要實現下面的目标：

1. 主從同步失敗不能影響讀寫操作。
2. 其中一個節點挂掉不影響另一個節點對外提供服務。

如何實現分區容忍性？

1. 盡量使用異步操作取代同步操作。例如使用異步方式将數據從主數據庫同步到從數據庫，這樣節點之間能有效地實現松耦合。
2. 添加從數據庫節點，其中一個從節點挂掉時，其他從節點提供服務。

注意：分區容忍性是分布式系統應具備的基本能力。

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CAP組合方式

在所有分布式事務場景中不會同時具備CAP三個特性，因為在具備了P的前提下C和A是不能共存的。

• AP

放棄一緻性，追求可用性和分區容忍性。這是很多分布式系統設計時的選擇。

例如上面的商品服務，完全可以實現AP，前提是用戶可以接受所查詢的數據在一定時間内不是最新的。

通常實現AP時都會保證最終一緻性。BASE理論就是根據AP來擴展的。

• CP

放棄可用性，追求一緻性和分區容忍性。zookeeper其實就是追求的強一緻性。

• CA

一般分布式系統不會采用。

總結

CAP是一個已經被證實的理論：一個分布式系統最多隻能同時滿足一緻性（Consistency）、可用性（Availability）和分區容忍性（Partition tolerance）這三項中的兩項。它可以作為我們進行架構設計、技術選型的考量标準。對于多數大型互聯網系統，節點衆多、部署分散，節點故障和網絡故障都是常态，而且要保證服務可用性達到N個9（99.99....%），并且要達到良好的響應性能，因此一般都會做出如下選擇：保證P和A，舍棄C，保證最終一緻性。

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