關(guān)于NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于CAP的再解釋

作者 石默研

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關(guān)于CAP的討論已經(jīng)很多，包括作者的另一篇文章“對(duì)CAP的初步解釋”，基本已經(jīng)即定思維的理解就是：分布式系統(tǒng)必須遵循CAP，一個(gè)分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只能同時(shí)滿足其中兩個(gè)，不可能同時(shí)滿足；傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)選擇A與C，代表了互聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)則選擇A與P（或者C與P，雖然這種情況其實(shí)需要詳細(xì)討論）。

但是，近年來(lái)，新興的NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)（TiDB或者OceanBase），則是一種在分布式環(huán)境下，保證的ACID強(qiáng)事務(wù)特征的強(qiáng)一致性數(shù)據(jù)庫(kù)，并且很顯然，它同時(shí)也滿足了高可用性與優(yōu)秀的分區(qū)可容忍性（很好的可擴(kuò)展特性便是其一個(gè)層面的證明），似乎看起來(lái)，C、A、P都同時(shí)保證了，這不是違反了已經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格證明的CAP理論嗎？

這個(gè)問(wèn)題初看起來(lái)，似乎是比較神奇，但仔細(xì)分析，其實(shí)答案是很明顯的。

首先，需要讀者區(qū)分“分布式”與CAP中所提到的分區(qū)可容忍性Paritition Tolerance并不是一回事。分區(qū)可容忍性P是指以下兩種分布式的情況：

. 同一份數(shù)據(jù)的多個(gè)副本的可分布性

. 有相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的可分布性（操作中表現(xiàn)為保證ACID的強(qiáng)分布式事務(wù)）

即使是分庫(kù)分表，如果不存在以上兩種情況，只是獨(dú)立數(shù)據(jù)在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的情況，雖然也是分布式，但跟CAP中的P沒(méi)有半毛錢關(guān)系。

那么，還是回到上面的問(wèn)題，NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，確實(shí)也是在保證了同一份數(shù)據(jù)多副本的強(qiáng)讀寫(xiě)一致性、以及強(qiáng)分布式事務(wù)特性這樣的C的情況下，同時(shí)保證了A與P呀！事實(shí)確實(shí)如此，但這還是要仔細(xì)分析：

無(wú)論是TiDB，還是OceanBase，其在保證數(shù)據(jù)多副本的強(qiáng)一致性時(shí)，都采用了Paxos協(xié)議或者Raft，它們簡(jiǎn)單來(lái)講就是多數(shù)選舉的原則，即寫(xiě)不需要全部副本都完成，就能保證讀的強(qiáng)一致性，反過(guò)來(lái)也是一樣。因此，其在分布式情況下，保證數(shù)據(jù)讀寫(xiě)強(qiáng)一致性的效率還是很高的，就是說(shuō)，在同一個(gè)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，雖然這種分布可容忍性的滿足理論上講也會(huì)比單節(jié)點(diǎn)多一點(diǎn)點(diǎn)效率損失，但實(shí)際上是可以忽略不計(jì)的。但需要指出的是，在跨數(shù)據(jù)中心、跨城市的分布式情況下，如果要保證數(shù)據(jù)多副本的強(qiáng)一致性，即保證分區(qū)可容忍性，對(duì)效率（實(shí)際上是可用性A）的影響那還是不可忽略的。因此，在這種情況下，CAP理論依然成立。

再來(lái)看相互關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的可分布性，這就涉及到了分布式事務(wù)。現(xiàn)有的NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，即使在同一數(shù)據(jù)中心，為了保證強(qiáng)的分布式事務(wù)，對(duì)效率的折衷都是不可忽略的，所謂的樂(lè)觀事務(wù)，只是因?yàn)榭陀^問(wèn)題本身沖突就少，并不改變沖突很多時(shí)效率明顯受影響的現(xiàn)實(shí)。因此，NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)雖然提供強(qiáng)分布式事務(wù)的能力，但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，都是提倡盡量避免大量的分布式事務(wù)出現(xiàn)。如果你所遇到的應(yīng)用場(chǎng)景是確實(shí)需要大量的分布式事務(wù)執(zhí)行，又不做應(yīng)用優(yōu)化全交給數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行，那么，現(xiàn)有的NewSQL分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，依然會(huì)遇到明顯的性能問(wèn)題，其實(shí)就是可用性A降低了。同學(xué)仔細(xì)去研究應(yīng)用中的實(shí)際情況就會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，當(dāng)其所需要的QPS很高很高，而對(duì)讀寫(xiě)一致性與強(qiáng)分布式事務(wù)的要求又不那很高時(shí)候，其實(shí)，NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)還是不能滿足他們的需求的，他們?nèi)匀恍枰鶕?jù)自己的情況改造或者選用NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，這也是CAP理論并沒(méi)有被NewSQL打破的現(xiàn)實(shí)證明。

因此，總結(jié)來(lái)講，NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，也是遵循CAP理論的，只不過(guò)，在同中心數(shù)據(jù)多副本情況下，保證P的同時(shí)對(duì)A的影響微乎其微；而在分布式事務(wù)的情況下，又采用了與應(yīng)用特性相關(guān)的策略（其實(shí)樂(lè)觀、悲觀事務(wù)本質(zhì)上就有根本應(yīng)用特性區(qū)分的意思）來(lái)保證性能而已。當(dāng)然，隨著網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)性能的提高，CAP三個(gè)特征中，保證其中兩個(gè)，折衷另外一個(gè)，所帶來(lái)的影響也會(huì)逐漸變小，但其理論依然是正確的。

數(shù)據(jù)庫(kù)主要分為哪兩種類型？

數(shù)據(jù)庫(kù)主要分為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（NoSQL）。

1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)的格式可以直觀地反映實(shí)體間的關(guān)系。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和常見(jiàn)的表格比較相似，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中表與表之間是有很多復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系的。

常見(jiàn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有Mysql，SqlServer等。在輕量或者小型的應(yīng)用中，使用不同的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)系統(tǒng)的性能影響不大，但是在構(gòu)建大型應(yīng)用時(shí)，則需要根據(jù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)需求和性能需求，選擇合適的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。

2、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（NoSQL）

指分布式的、非關(guān)系型的、不保證遵循ACID原則的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與CAP理論、一致性哈希算法有密切關(guān)系。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)適合追求速度和可擴(kuò)展性、業(yè)務(wù)多變的應(yīng)用場(chǎng)景。

擴(kuò)展資料

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩類：一類是桌面數(shù)據(jù)庫(kù)，例如Access、FoxPro和dBase等；另一類是客戶/服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，例如SQL Server、Oracle和Sybase等。桌面數(shù)據(jù)庫(kù)用于小型的、單機(jī)的應(yīng)用程序，它不需要網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便，但它只提供數(shù)據(jù)的存取功能。

客戶/服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)主要適用于大型的、多用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，應(yīng)用程序包括兩部分：一部分駐留在客戶機(jī)上，用于向用戶顯示信息及實(shí)現(xiàn)與用戶的交互；另一部分駐留在服務(wù)器中，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作和對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理。

參考資料來(lái)源：百度百科-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

參考資料來(lái)源：百度百科-數(shù)據(jù)庫(kù)

CAP原則的與NoSQL的關(guān)系

傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在功能支持上通常很寬泛，從簡(jiǎn)單的鍵值查詢，到復(fù)雜的多表聯(lián)合查詢?cè)俚绞聞?wù)機(jī)制的支持。而與之不同的是，NoSQL系統(tǒng)通常注重性能和擴(kuò)展性，而非事務(wù)機(jī)制（事務(wù)就是強(qiáng)一致性的體現(xiàn)） 。傳統(tǒng)的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)通常都是支持ACID的強(qiáng)事務(wù)機(jī)制。A代表原子性，即在事務(wù)中執(zhí)行多個(gè)操作是原子性的，要么事務(wù)中的操作全部執(zhí)行，要么一個(gè)都不執(zhí)行;C代表一致性，即保證進(jìn)行事務(wù)的過(guò)程中整個(gè)數(shù)據(jù)加的狀態(tài)是一致的，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)花掉的情況;I代表隔離性，即兩個(gè)事務(wù)不會(huì)相互影響，覆蓋彼此數(shù)據(jù)等;D表示持久化，即事務(wù)一量完成，那么數(shù)據(jù)應(yīng)該是被寫(xiě)到安全的，持久化存儲(chǔ)的設(shè)備上（比如磁盤）。NoSQL系統(tǒng)僅提供對(duì)行級(jí)別的原子性保證，也就是說(shuō)同時(shí)對(duì)同一個(gè)Key下的數(shù)據(jù)進(jìn)行的兩個(gè)操作，在實(shí)際執(zhí)行的時(shí)候是會(huì)串行的執(zhí)行，保證了每一個(gè)Key-Value對(duì)不會(huì)被破壞。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的五個(gè)屬性

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的五個(gè)屬性：比如學(xué)生表存學(xué)號(hào)，姓名、年齡、性別、班級(jí)等。

選擇開(kāi)始菜單中→程序→【Management SQL Server 2008】→【SQL Server Management Studio】命令，打開(kāi)【SQL Server Management Studio】窗口，并使用Windows或 SQL Server身份驗(yàn)證建立連接。

在【對(duì)象資源管理器】窗口中展開(kāi)服務(wù)器，然后選擇【數(shù)據(jù)庫(kù)】節(jié)點(diǎn)，右鍵單擊【數(shù)據(jù)庫(kù)】節(jié)點(diǎn)，從彈出來(lái)的快捷菜單中選擇【新建數(shù)據(jù)庫(kù)】命令。

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)：

隨著近些年技術(shù)方向的不斷拓展，大量的NoSql數(shù)據(jù)庫(kù)如MongoDB、Redis、Memcache出于簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、避免冗余、影響性能的表連接、摒棄復(fù)雜分布式的目的被設(shè)計(jì)。

指的是分布式的、非關(guān)系型的、不保證遵循ACID原則的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與CAP理論、一致性哈希算法有密切關(guān)系。所謂CAP理論，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是一個(gè)分布式系統(tǒng)不可能滿足可用性、一致性與分區(qū)容錯(cuò)性這三個(gè)要求。

以上內(nèi)容參考：百度百科-數(shù)據(jù)庫(kù)

網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題：nosql和cap的關(guān)系,cap nosql
地址分享：http://chinadenli.net/article1/dseddid.html

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