PACELC定理与CAP定理比较

根据CAP定理,数据库即使在15天后才返回查询响应,也是可用的,但对于任何真实世界的应用程序来说,这种延迟是不可接受的。

什么是CAP定理
CAP定理是分布式计算领域的一个基本理论,它由计算机科学家Eric Brewer于2000年提出。CAP代表一致性(Consistency)、可用性(Availability)、分区容错性(Partition Tolerance)三个概念。

  1. 一致性(Consistency):所有节点在同一时间具有相同的数据视图。换句话说,如果一个节点在某个时间点更新了数据,那么在这个时间点之后,所有的节点都应该能够看到这一更新。
  2. 可用性(Availability):每个非故障节点在有限时间内都能够提供有效的响应。系统能够保证在请求的时候,至少有一个节点能够响应,即系统具有高可用性。
  3. 分区容错性(Partition Tolerance):系统能够在网络分区的情况下继续工作。网络分区是指由于网络故障导致节点之间失去通信的情况。

CAP定理指出,一个分布式系统无法同时满足这三个特性,最多只能同时满足其中的两个。在面对网络分区时,分布式系统必须在一致性和可用性之间进行权衡。

例如,在发生网络分区时,如果选择保持一致性,那么系统可能会牺牲可用性,因为一些节点无法响应。相反,如果选择保持可用性,那么系统可能会牺牲一致性,因为节点之间的数据可能会不一致。

CAP中没有延迟要求
根据CAP定义,即使查询在 15 天后才返回响应,数据库也是可用的。
但是。这种延迟对于任何实际应用都是不可接受的。

PACELC定理的出现解决了这个问题。

在正常操作期间(没有分区时),系统必须在延迟和一致性之间做出选择。

一个真实世界的例子:假设我们有一个实时的多人在线游戏,它具有全球排行榜,并且游戏服务器分布在世界各地,显示玩家的分数和排名。

  • 在没有分区的情况下,系统可以选择在玩家完成游戏后立即更新最近的服务器,从而提供低延迟,但其他服务器上的玩家可能会看到过时的排行榜信息。
  • 系统可以选择在确认得分之前更新所有服务器,以确保全局一致的排行榜,但这会增加响应时间。

CAP 是一个很好的起点,但 PACELC 提供了一个更完整的框架。 


PACELC定理
PACELC定理是对CAP定理的一种扩展,由Gilbert和Lynch于2012年提出,用于更精细地描述分布式系统的行为。PACELC代表一致性(Consistency)、可用性(Availability)、分区容错性(Partition Tolerance)、最终一致性(Eventual Consistency)和低延迟(Low Latency)这五个概念。

  1. 一致性(Consistency):与CAP定理中的一致性相同,表示所有节点在同一时间具有相同的数据视图。
  2. 可用性(Availability):与CAP定理中的可用性相同,表示每个非故障节点在有限时间内都能够提供有效的响应。
  3. 分区容错性(Partition Tolerance):与CAP定理中的分区容错性相同,表示系统能够在网络分区的情况下继续工作。
  4. 最终一致性(Eventual Consistency):表示系统最终会在所有节点上达到一致状态,即使在一段时间内允许不同节点之间存在不一致。
  5. 低延迟(Low Latency):表示系统应该在尽可能短的时间内提供响应,以降低用户感知的延迟。

PACELC定理的核心思想是在面对网络分区时,系统设计者需要在一致性、可用性、最终一致性和低延迟之间进行权衡。不同于CAP定理,PACELC考虑了最终一致性和低延迟的问题,使得系统设计者可以更灵活地选择适合其需求的权衡方案。

总体而言,PACELC定理提供了一个更全面的视角,帮助系统设计者更好地理解和处理分布式系统中的各种权衡问题。