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介紹

最近經常看到有人發一個Go實現的分布式事務管理器dtm，看到star增的挺猛的，索性看看代碼實現，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

分布式系統中很大的一個難點在于各個節點之間的狀態如何同步，CAP就是分布式系統領域一條已經被證明的定律。

其中各個字母的含義如下:

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

我們先用一個簡單的例子來說明。

假設我們的系統是由兩個服務組成的:G1和G2。

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

當一個客戶端對任意一個服務發起讀|寫請求，那么被請求的那個服務器根據客戶端的請求，處理、響應結果。

比如客戶端向G1發起一個讀操作，客戶端G1響應請求。

又比如客戶端向G1發起一個寫操作，把V0修改成V1。

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

Consistency(一致性)

這個一致性和事務中ACID中的C還是有區別的。事務中的C更多是指在事務開始之前和事務結束以后，數據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，這就等同于所有節點訪問的是同一份最新數據的副本。

下面是一個非一致性的例子。

客戶端成功請求G1服務器寫V1。假設當前服務G1和G2不能互通(網絡分區)，導致G1數據不能同步到G2，此時客戶端從G2讀取數據，依舊返回V0。

來看一個滿足一致性的例子。

在這個系統中，G1收到客戶端寫V1的操作，G1在修改自身數據的同時，會把V1數據同步到G2。G1在收到G2的響應后，才向客戶端響應結果。這樣，之后無論客戶端從哪個節點讀取數據，都能獲取到V1值。

Availability(可用性)

可用性指的是系統中非故障節點接收到的每一個請求都必須響應。

在一個可用的系統中，如果客戶端向服務器發送一個請求，那么服務器必須響應客戶端每一個請求，不允許忽略客戶端請求。

Partition Tolerance(分區容忍性)

什么分區?

網絡分區。

網絡分區咋么理解?

假設有兩臺服務器A和B，本來他們兩是正常通信的，不知道啥原因，他們之間的網絡鏈接斷開，導致無法正常通信。此時本來在同一個網絡的AB，發生了網絡分區。變成了A所在的A網絡和B所在的B網絡。這就是網絡分區。

容忍性是指什么?

當一個服務的多臺服務器發生上述網絡分區的時候，系統依舊能正常提供服務。

對CAP的誤解

網上很多文章都是這么說的：

一個分布式系統最多只能同時滿足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區容錯性(Partition tolerance)這三項中的兩項，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，發現網上這句話存在一定的誤導性。

CAP定律的前提是P(網絡分區)發生后，才會有CA的選擇。

當P發生的時候，而我們的系統直接不服務了，那就不存在選擇什么CA了。

因此CAP的正常理解應該是：當P(網絡分區)發生的時候，如果我們要繼續提供服務，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P發生時，CA只能二選一?

還是之前那個簡單的例子。

假設此時G1和G2發生了網絡分區。

接下來我們的客戶端請求G1寫V1數據。由于分區，G1不能同步數據到G2。

如果我們保證G2的可用性，那么當客戶端請求G2數據的時候，G2能正常響應V0數據，但是數據和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，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