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介紹

最近經(jīng)?？吹接腥税l(fā)一個Go實(shí)現(xiàn)的分布式事務(wù)管理器dtm，看到star增的挺猛的，索性看看代碼實(shí)現(xiàn)，畢竟工作中部分場景也用的上。

在寫源碼分析之前，我們先來簡單入門一下分布式理論。

CAP

分布式系統(tǒng)中很大的一個難點(diǎn)在于各個節(jié)點(diǎn)之間的狀態(tài)如何同步，CAP就是分布式系統(tǒng)領(lǐng)域一條已經(jīng)被證明的定律。

其中各個字母的含義如下:

• Consistency(一致性)
• Availability(可用性)
• Partition tolerance(分區(qū)容忍性)

我們先用一個簡單的例子來說明。

假設(shè)我們的系統(tǒng)是由兩個服務(wù)組成的:G1和G2。

G1和G2維護(hù)了同一條記錄V0。外部客戶端(Client)可以調(diào)用任意一個服務(wù)。

當(dāng)一個客戶端對任意一個服務(wù)發(fā)起讀|寫請求，那么被請求的那個服務(wù)器根據(jù)客戶端的請求，處理、響應(yīng)結(jié)果。

比如客戶端向G1發(fā)起一個讀操作，客戶端G1響應(yīng)請求。

又比如客戶端向G1發(fā)起一個寫操作，把V0修改成V1。

到這里，我們建立了這樣一個系統(tǒng)。接下來看看系統(tǒng)的一致性、可用性和分區(qū)容忍性意味著什么。

Consistency(一致性)

這個一致性和事務(wù)中ACID中的C還是有區(qū)別的。事務(wù)中的C更多是指在事務(wù)開始之前和事務(wù)結(jié)束以后，數(shù)據(jù)庫的完整性沒有被破壞。這里的完整性包括一些外鍵約束、鍵的唯一性等。

而分布式事務(wù)中的C指的是，寫操作之后的讀操作，必須返回該值，這就等同于所有節(jié)點(diǎn)訪問的是同一份最新數(shù)據(jù)的副本。

下面是一個非一致性的例子。

客戶端成功請求G1服務(wù)器寫V1。假設(shè)當(dāng)前服務(wù)G1和G2不能互通(網(wǎng)絡(luò)分區(qū))，導(dǎo)致G1數(shù)據(jù)不能同步到G2，此時客戶端從G2讀取數(shù)據(jù)，依舊返回V0。

來看一個滿足一致性的例子。

在這個系統(tǒng)中，G1收到客戶端寫V1的操作，G1在修改自身數(shù)據(jù)的同時，會把V1數(shù)據(jù)同步到G2。G1在收到G2的響應(yīng)后，才向客戶端響應(yīng)結(jié)果。這樣，之后無論客戶端從哪個節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)，都能獲取到V1值。

Availability(可用性)

可用性指的是系統(tǒng)中非故障節(jié)點(diǎn)接收到的每一個請求都必須響應(yīng)。

在一個可用的系統(tǒng)中，如果客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個請求，那么服務(wù)器必須響應(yīng)客戶端每一個請求，不允許忽略客戶端請求。

Partition Tolerance(分區(qū)容忍性)

什么分區(qū)?

網(wǎng)絡(luò)分區(qū)。

網(wǎng)絡(luò)分區(qū)咋么理解?

假設(shè)有兩臺服務(wù)器A和B，本來他們兩是正常通信的，不知道啥原因，他們之間的網(wǎng)絡(luò)鏈接斷開，導(dǎo)致無法正常通信。此時本來在同一個網(wǎng)絡(luò)的AB，發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)分區(qū)。變成了A所在的A網(wǎng)絡(luò)和B所在的B網(wǎng)絡(luò)。這就是網(wǎng)絡(luò)分區(qū)。

容忍性是指什么?

當(dāng)一個服務(wù)的多臺服務(wù)器發(fā)生上述網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的時候，系統(tǒng)依舊能正常提供服務(wù)。

對CAP的誤解

網(wǎng)上很多文章都是這么說的：

一個分布式系統(tǒng)最多只能同時滿足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯性(Partition tolerance)這三項(xiàng)中的兩項(xiàng)，這被稱為CAP定律。

似乎CAP被解釋成一種三選二的定律。

看到一篇文章CAP Twelve Years Later: How the "Rules" Have Changed[1]有一段CAP的完整表述：

The CAP theorem asserts that any net-worked shared-data system can have only two of three desirable properties。

按照表述，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上這句話存在一定的誤導(dǎo)性。

CAP定律的前提是P(網(wǎng)絡(luò)分區(qū))發(fā)生后，才會有CA的選擇。

當(dāng)P發(fā)生的時候，而我們的系統(tǒng)直接不服務(wù)了，那就不存在選擇什么CA了。

因此CAP的正常理解應(yīng)該是：當(dāng)P(網(wǎng)絡(luò)分區(qū))發(fā)生的時候，如果我們要繼續(xù)提供服務(wù)，那么C(一致性)和A(可用性)只能2選1了。

Consistency和Availability的矛盾

為什么當(dāng)P發(fā)生時，CA只能二選一?

還是之前那個簡單的例子。

假設(shè)此時G1和G2發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)分區(qū)。

接下來我們的客戶端請求G1寫V1數(shù)據(jù)。由于分區(qū)，G1不能同步數(shù)據(jù)到G2。

如果我們保證G2的可用性，那么當(dāng)客戶端請求G2數(shù)據(jù)的時候，G2能正常響應(yīng)V0數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)和G1不一致，無法保證一致性。

如果我們保證G2的一致性，那么在G1寫操作的時候，就必須鎖定G2的讀寫操作，那么此時G2就處于不可用狀態(tài)，無法保證其可用性。

因此，Consistency和Availability存在矛盾。

參考

https://www.infoq.com/articles/cap-twelve-years-later-how-the-rules-have-changed/

https://mwhittaker.github.io/blog/an_illustrated_proof_of_the_cap_theorem/

https://www.zhihu.com/question/64778723