微服务架构专题三:CAP定理 及 eureka对比Zookeeper

一、CAP定理的含义:

在这里插入图片描述

1998年,加州大学的计算机科学家 Eric Brewer 提出,分布式系统有三个指标。

Consistency --- 一致性
Availability ---可用性
Partition tolerance ---分区容错性

他们第一个字母分别是C,A,P
Eric Brewer 说,这三个指标不可能同时做到。这个结论就叫做 CAP 定理。

1、 Partition tolerance

中文叫做"分区容错"。
大多数分布式系统都分布在多个子网络。每个子网络就叫做一个区(partition)。分区容错的意思是,区间通信可能失败。比如,一台服务器放在本地,另一台服务器放在外地(可能是外省,甚至是外国),这就是两个区,它们之间可能无法通信。

在这里插入图片描述

上图中,S1 和 S2 是两台跨区的服务器。S1 向 S2 发送一条消息,S2 可能无法收到。系统设计的时候,必须考虑到这种情况。
一般来说,分区容错无法避免,因此可以认为 CAP 的 P 总是成立。CAP 定理告诉我们,剩下的 C 和 A 无法同时做到。

分区容错性指,即分布式系统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。

2、 Consistency

Consistency 中文叫做"一致性"。意思是,写操作之后的读操作,必须返回该值。举例来说,某条记录是 v0,用户向 S1 发起一个写操作,将其改为 v1
在这里插入图片描述

接下来用户读操作就会得到v1。这就叫一致性。
在这里插入图片描述
问题是,用户有可能会向S2发起读取操作,由于G2的值没有发生变化,因此返回的是v0,所以S1和S2的读操作不一致,这就不满足一致性了。
在这里插入图片描述

为了让S2的返回值与S1一致,所以我们需要在往S1执行写操作的时候,让S1给S2也发送一条消息,要求G2也变成v1
在这里插入图片描述
这样子用户向G2发起读操作,就也能得到v1
在这里插入图片描述

3、Availability

Availability 中文叫做"可用性",意思是只要收到用户的请求,服务器就必须给出回应。
用户可以选择向 S1 或 S2 发起读操作。不管是哪台服务器,只要收到请求,就必须告诉用户,到底是 v0 还是 v1,否则就不满足可用性。

二、Consistency 和 Availability 的矛盾

一致性和可用性,为什么不可能同时成立?答案很简单,因为可能通信失败(即出现分区容错)。
如果保证 S2 的一致性,那么 S1 必须在写操作时,锁定 S2 的读操作和写操作。只有数据同步后,才能重新开放读写。锁定期间,S2 不能读写,没有可用性不。
如果保证 S2 的可用性,那么势必不能锁定 S2,所以一致性不成立。
综上所述,S2 无法同时做到一致性和可用性。系统设计时只能选择一个目标。如果追求一致性,那么无法保证所有节点的可用性;如果追求所有节点的可用性,那就没法做到一致性。

三、eureka对比Zookeeper:

Zookeeper:
Zookeeper在设计的时候遵循的是CP原则,即一致性,Zookeeper会出现这样一种情况,当master节点因为网络故障与其他节点失去联系时剩余节点会重新进行leader选举,问题在于,选举leader的时间太长:30~120s,且选举期间整个Zookeeper集群是不可用的,这就导致在选举期间注册服务处于瘫痪状态,在云部署的环境下,因网络环境使Zookeeper集群失去master节点是较大概率发生的事情,虽然服务能够最终恢复,但是漫长的选举时间导致长期的服务注册不可用是不能容忍的。

Eureka:
Eureka在设计的时候遵循的是AP原则,即可用性。Eureka各个节点(服务)是平等的, 没有主从之分,几个节点down掉不会影响正常工作,剩余的节点(服务) 依然可以提供注册与查询服务,而Eureka的客户端在向某个Eureka注册或发现连接失败,则会自动切换到其他节点,也就是说,只要有一台Eureka还在,就能注册可用(保证可用性), 只不过查询到的信息不是最新的(不保证强一致),除此之外,Eureka还有自我保护机制,如果在15分钟内超过85%节点都没有正常心跳,那么eureka就认为客户端与注册中心出现了网络故障,此时会出现以下
情况:

Eureka 不再从注册列表中移除因为长时间没有收到心跳而过期的服务。
Eureka 仍然能够接收新服务的注册和查询请求,但是不会被同步到其它节点上(即保证当前节点可用)
当网络稳定后,当前实例新的注册信息会被同步到其它节点中

以上均为鲁班学院学习资料,欢迎大家报班学习,真心推荐!

发布了143 篇原创文章 · 获赞 49 · 访问量 25万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_36586564/article/details/103889372
今日推荐