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原创

聊聊CAP理论与BASE理论在分布式系统中的应用

2024-01-16 06:39:28
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CAP定理指出,分布式系统不可能同时很好地满足一致性(C)、可用性(A)和分区容错性(P)这三个属性。

根据CAP来设计分布式系统:

  • CP系统优先保证一致性,允许可用性下降,如分布式锁、分布式事务等。

  • AP系统优先保证可用性,允许一致性下降,如CDN内容分发网络。

  • 最佳实践是根据业务场景权衡C和A。

后来Amazon提出了BASE理论,即Basically Available(基本可用)、Soft state(软状态)、Eventually consistent(最终一致)。

  • 基本可用:尽量保持系统运行,允许短暂不一致。

  • 软状态:数据可以有一段时间内处于不一致状态。

  • 最终一致:通过事件ual处理和同步,最终可以达成强一致状态。

比如:

  • 购物车:SESSION保证一致性
  • 评论:最终一致即可
  • 账户余额:强一致

具体应用:

  • NoSQL数据库如MongoDB支持可用性与最终一致
  • 缓存支持Session保持一致
  • 消息队列支持最终一致模型
  • 服务注册支持高可用

总体来说,CAP与BASE为分布式系统设计提供了很好的指导原则。

这里给CAP理论和BASE理论在分布式系统中的应用增加一些其他技术点:

  1. 数据分片

通过垂直或水平切分,实现单点资源下的高可用和扩展性。

  1. 本地缓存

利用缓存提高读性能,通过一致性协议保证最终一致。

  1. 读写分离

读操作路由到从库,提高吞吐量同时保证最终一致。

  1. 消息队列

通过消息中间件实现异步和解耦,支持最终一致模型。

  1. 服务注册中心

比如Etcd或Zookeeper提供分布式锁和一致性读写,支持CP和AP应用。

  1. 版本控制

通过版本号追踪数据变更历史,解决并发写问题。

  1. 消息处理框架

比如Kafka支持分区与重复消费,满足大数据实时处理。

  1. 分布式协调

通过Raft或Paxos等算法实现强一致分布式系统。

  1. 面向事件的架构

如CQRS和ES支持最终一致和高并发读写。

  1. 容错机制

如链路熔断、降级、重试等保证整体系统可用性。

综上,CAP和BASE为分布式系统设计提供很好的指导,在上述各个层面都有很好的应用。

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根据CAP来设计分布式系统:

  • CP系统优先保证一致性,允许可用性下降,如分布式锁、分布式事务等。

  • AP系统优先保证可用性,允许一致性下降,如CDN内容分发网络。

  • 最佳实践是根据业务场景权衡C和A。

后来Amazon提出了BASE理论,即Basically Available(基本可用)、Soft state(软状态)、Eventually consistent(最终一致)。

  • 基本可用:尽量保持系统运行,允许短暂不一致。

  • 软状态:数据可以有一段时间内处于不一致状态。

  • 最终一致:通过事件ual处理和同步,最终可以达成强一致状态。

比如:

  • 购物车:SESSION保证一致性
  • 评论:最终一致即可
  • 账户余额:强一致

具体应用:

  • NoSQL数据库如MongoDB支持可用性与最终一致
  • 缓存支持Session保持一致
  • 消息队列支持最终一致模型
  • 服务注册支持高可用

总体来说,CAP与BASE为分布式系统设计提供了很好的指导原则。

这里给CAP理论和BASE理论在分布式系统中的应用增加一些其他技术点:

  1. 数据分片

通过垂直或水平切分,实现单点资源下的高可用和扩展性。

  1. 本地缓存

利用缓存提高读性能,通过一致性协议保证最终一致。

  1. 读写分离

读操作路由到从库,提高吞吐量同时保证最终一致。

  1. 消息队列

通过消息中间件实现异步和解耦,支持最终一致模型。

  1. 服务注册中心

比如Etcd或Zookeeper提供分布式锁和一致性读写,支持CP和AP应用。

  1. 版本控制

通过版本号追踪数据变更历史,解决并发写问题。

  1. 消息处理框架

比如Kafka支持分区与重复消费,满足大数据实时处理。

  1. 分布式协调

通过Raft或Paxos等算法实现强一致分布式系统。

  1. 面向事件的架构

如CQRS和ES支持最终一致和高并发读写。

  1. 容错机制

如链路熔断、降级、重试等保证整体系统可用性。

综上,CAP和BASE为分布式系统设计提供很好的指导,在上述各个层面都有很好的应用。

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