【原创】分布式之大话CAP

引言

本文翻译自博客
http://ksat.me/a-plain-english-introduction-to-cap-theorem/
博主觉得这个故事讲的生动活泼，因此翻译来给大家分享，顺便加上了点自己矫揉造作的见解，希望大家有所收获!
CAP理论大概说一下就是，一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容忍性（Partition tolerance）。
目前网上对这三大特性的解释还是比较模糊，因此有了本文！

正文

"记忆公司"登场

昨天晚上你的妻子感谢你记得她的生日，并给她买了礼物。突然，一个点子闪过了你的脑海！人们现在普遍记忆力变差了，而你的记忆力却十分的好。因此，为何不成立一间公司可以充分运用自己的记忆天赋来赚钱呢?心动不如行动，你马上登报分享你的点子

以下是一次你和顾客的电话对话。

顾客:Hey，麻烦帮我记住我邻居的生日。
你:当然可以。他生日什么时候?
顾客：1月2日。
你：（在一个本子，翻到这位顾客的一页，记录下他邻居的生日。）好的，已记录好。下次你找回邻居的生日，请再次拨打电话。
顾客：谢谢。
你：不客气，本次收费0.1美元。

业务变大了

你的想法是如此简单，除了纸质笔记本和手机之外什么都不需要，但却非常有效，你每天都开始接听数百个电话。
但慢慢的，问题出现了。顾客打电话进来时，需要等待的时间越来越多，另外，当你生病时，所有顾客都不能获得服务，这令人很是烦恼。
于是，你开始了一个新的计划:

你和你的妻子同时接收顾客的电话
顾客仍然只需要记着一个公司的服务电话 (555)–55-REMEM
一个路由器会将顾客的电话分发到你和妻子电话上

第一次服务出问题

你的新计划实行了两天后，你接到了一个老客户Jhon的电话。对话内容如下

John：Hey
你：很高兴拨打记忆公司电话，有什么可以帮到你吗
John：可以告诉我去新泽西的航班是什么时候吗
你：当然，稍等1秒。（然后你翻开 John 的页面，发现并没有 John 航班的记录）
你：你好，是不是搞错了，我们这里并没有关于你航班的信息
John：什么？！昨天我才刚打电话过来说去新泽西航班的事情

这是怎么回事勒? Jhon在撒谎么?你稍加思考便找到了原因!应该是妻子接到了电话，你走到妻子的桌子，发现妻子将 John 的航班记录在了本子上，这时你才意识到导致问题的原因，妻子接听到 John 的电话，但你的本子没有 John 的记录。

这就存在一个严重的问题了！你的系统没法保证一致性。打进来的电话可能其中一人接听并记录下来，下次电话查询时却可能由另一人接听，这样就会出现不一致的问题，无法为顾客准确提供服务。

怎么解决一致性问题

当你的妻子睡着后，晚上你躺在床上辗转难眠。在第二天清晨，你想到了一个全新的计划，你叫醒了你的妻子并告诉她:
“亲爱的，这是我们现在要做的!”

我们两个人中任何一个人接到电话(客户要求我们记录事情的时候)，在挂电话之前，我们都要通知另一个人
我们两个同时在本子更新这位顾客的记录
下次这位顾客再次打电话进来查询，这时我们不需要告知对方，因为两个本子都有这位顾客的记录了

你对妻子说，这个方案只有一个问题，当有顾客需要记录时，我们不能并行地工作。例如，你接收到记录的电话并这个信息告知我，这时我就不能再接听其他顾客的电话了。但这个问题基本上也是可以接受的，因为大部分顾客的电话都是查询的。

然而，这个方案虽然解决了一致性问题，但是依然存在可用性问题！如果某天我们其中一个人有事不能工作了怎么办？因为，我们需要同时更新我们两个人的本子，当我接到一个记录的电话时，而你恰好不在，我就无法更新你的本子。这样我们就无法完成客户的请求，可用性无法保证！

更好的解决方案

难道就没有同时满足一致性和可用性的设计吗？
你经过一夜的思考，又想到了一个方案，具体如下:

当接到有记录需求的电话，如果我们两人当天都上班，那么我们同时记录下这位顾客的记录
如果有一个人没上班，我们就将变更信息以email的形式发给另一个人
第二天，没上班的那个人上班后，先接收e-mail,并在自己的本子上记录所有顾客的要求。记录好后，才开始接收第一个电话。

这样我们就同时满足了一致性和可用性的要求。

妻子生气了

又过了一段时间，公司经营不错。由于你藏私房钱的原因，妻子生气了。
于是她接到一位顾客需要记录的电话并没告知你。由于记录没能在两个本子更新，你的设计完全被打破了。你的设计建立在两人良好沟通的前提下，如果出现沟通无法进行的情况，系统就出现问题了。也就是说，你的设计没有达到分区容忍性（partition tolerant）的要求。
ps:这就是满足一致性和可用性的情况，无法保证分区容忍性。

当然，你也可以允许沟通无法进行的情况下继续提供服务。你要是选择可用性，你就无法保证你和你妻子之间本子上记录的内容一致。
ps:这就是满足分区容忍性和可用性的情况，无法保证一致性。

最后，你也可以允许沟通无法进行的情况下继续提供服务。你要是选择一致性，
那么这个顾客的要求就无法完成，也就是可用性无法满足。
ps:这就是满足分区容忍性和一致性的情况，无法保证可用性。

总结

下面回顾CAP理论，对照三个定义如下。可以发现，我们最多满足其中的两个要求
一致性：一旦顾客更新了记录，下次再打电话查询时，总能获取最新的记录
可用性：只要你和妻子有人上班，记忆公司总能为顾客提供服务
分区容忍性：即使你和妻子的沟通无法进行，记忆公司仍然可以提供服务