CAP定理图解证明

CAP定理的图解证明

该CAP定理是在分布式系统中的一个基本定理，指出任何分布式系统最多可以有两个以下三个属性。

• ç onsistency
• 一个 vailability
• P artition tolerance

本指南将总结 Gilbert和Lynch的规范以及 带有图片的CAP定理的证明！

什么是CAP定理？

CAP定理指出分布式系统不能同时具有一致性，可用性和分区容错性。听起来很简单，但保持一致意味着什么？可用？分区容忍？哎呀，分布式系统究竟是什么意思？

在本节中，我们将介绍一个简单的分布式系统，并解释该系统可用，一致和分区容忍的含义。有关系统和三个属性的正式描述，请参阅 Gilbert和Lynch的论文。

分布式系统

${\mathrm{G\; 1G1G\; 2G2vvv\; 0v0G\; 1G1G\; 2G2}}^{}$

客户端可以请求从任何服务器进行写入和读取。当服务器收到请求时，它会执行它想要的任何计算，然后响应客户端。例如，这是写的样子。

  

这就是读取的样子。

 

现在我们已经建立了系统，让我们回顾一下系统的一致性，可用性和分区容忍性意味着什么。

一致性

以下是Gilbert和Lynch描述一致性的方法。

在写操作完成后开始的任何读操作都必须返回该值，或者后续写操作的结果

在一致的系统中，一旦客户端将值写入任何服务器并获得响应，它就希望从它读取的任何服务器返回该值（或更新的值）。

以下是不一致系统的示例。

   

${\mathrm{v\; 1v1G\; 1G1G\; 1G1G\; 2G2v\; 0v0}}^{}$

另一方面，这是一个一致 系统的例子。

      

${\mathrm{G\; 1G1G\; 2G2G\; 2G2vvv\; 1v1}}^{}$

可用性

以下是Gilbert和Lynch描述可用性的方法。

系统中非故障节点收到的每个请求都必须产生响应

在可用系统中，如果我们的客户端向服务器发送请求并且服务器未崩溃，则服务器必须最终响应客户端。不允许服务器忽略客户端的请求。

分区容差

以下是吉尔伯特和林奇描述分区的方法。

允许网络丢失从一个节点发送到另一个节点的任意多条消息

${\mathrm{G\; 1G1G\; 2G2}}^{}$

尽管有任意网络分区，我们的系统必须能够正常运行才能实现分区容错。

证据

现在我们已经熟悉了一致性，可用性和分区容错的概念，我们可以证明系统不能同时拥有这三者。

假设确实存在一致，可用和分区容忍的系统。我们要做的第一件事是分区我们的系统。看起来像这样。

${\mathrm{v\; 1v1G\; 1G1G\; 1G1G\; 1G1G\; 2G2\alpha \; 1\alpha 1}}^{}$

  

${\mathrm{G\; 2G2G\; 2G2G\; 2G2G\; 1G1v\; 0v0\alpha \; 2\alpha 2}}^{}$

 

${\mathrm{G\; 2G2v\; 0v0v\; 1v1G\; 1G1}}^{}$

我们假设存在一个一致的，可用的分区容忍系统，但我们只是表明存在执行系统不一致的任何此类系统。因此，不存在这样的系统。

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