由于分布式数据库的结构特性,根据分布式系统的 CAP定理,实现 ACID 事务需要付出很大的成本来维护可用性,所以为了保障可用性而总结出一套弱化的事务特性:
- 基本可用(Basically Available):系统能够基本运行、一直提供服务。
- 软状态(Soft-state):系统不要求一直保持强一致状态。
- 最终一致性(Eventual consistency):系统需要在某一时刻后达到一致性要求。
简称BASE,与ACID相对应(acid为“酸”的英文名称,base为“碱”的英文名称)。
基本可用
什么是基本可用呢?假设系统,出现了不可预知的故障,但还是能用,相比较正常的系统而言:
- 响应时间上的损失:正常情况下的搜索引擎0.5秒即返回给用户结果,而基本可用的搜索引擎可以在2秒作用返回结果。
- 功能上的损失:在一个电商网站上,正常情况下,用户可以顺利完成每一笔订单。但是到了大促期间,为了保护购物系统的稳定性,部分消费者可能会被引导到一个降级页面。
软状态
什么是软状态呢?相对于原子性而言,要求多个节点的数据副本都是一致的,这是一种“硬状态”。
软状态指的是:允许系统中的数据存在中间状态,并认为该状态不影响系统的整体可用性,即允许系统在多个不同节点的数据副本存在数据延时。
最终一致性
上面说软状态,然后不可能一直是软状态,必须有个时间期限。在期限过后,应当保证所有副本保持数据一致性,从而达到数据的最终一致性。这个时间期限取决于网络延时、系统负载、数据复制方案设计等等因素。
而在实际工程实践中,最终一致性分为5种:
因果一致性(Causal consistency)
因果一致性指的是:如果节点A在更新完某个数据后通知了节点B,那么节点B之后对该数据的访问和修改都是基于A更新后的值。于此同时,和节点A无因果关系的节点C的数据访问则没有这样的限制。
读己之所写(Read your writes)
读己之所写指的是:节点A更新一个数据后,它自身总是能访问到自身更新过的最新值,而不会看到旧值。其实也算一种因果一致性。
会话一致性(Session consistency)
会话一致性将对系统数据的访问过程框定在了一个会话当中:系统能保证在同一个有效的会话中实现 “读己之所写” 的一致性,也就是说,执行更新操作之后,客户端能够在同一个会话中始终读取到该数据项的最新值。
单调读一致性(Monotonic read consistency)
单调读一致性指的是:如果一个节点从系统中读取出一个数据项的某个值后,那么系统对于该节点后续的任何数据访问都不应该返回更旧的值。
单调写一致性(Monotonic write consistency)
单调写一致性指的是:一个系统要能够保证来自同一个节点的写操作被顺序的执行。
在实际的实践中,这5种系统往往会结合使用,以构建一个具有最终一致性的分布式系统。
实际上,不只是分布式系统使用最终一致性,关系型数据库在某个功能上,也是使用最终一致性的。比如备份,数据库的复制过程是需要时间的,这个复制过程中,业务读取到的值就是旧的。当然,最终还是达成了数据一致性。这也算是一个最终一致性的经典案例。
作者:零壹技术栈
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来源:掘金
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参考资料:
- 分布式数据库#事务性质
- 分布式理论二—BASE理论