text: 分布式系统原理（10）-- CAP理论_小肥羊的慢慢科研路的博客
  CAP理论是由Eric Brewer提出的分布式系统中最为重要的理论之一。
  （1）定义
  CAP分别代表了分布式系统中三个相互矛盾的属性：
  Consistency（一致性）：CAP理论中的副本一致性特指强一致性
  Availablity（可用性）：指系统在出现异常时仍提供服务
  Partition tolerance（分区容忍）：指系统可以对网络分区异常进行容错处理
  CAP理论指出：无法设计一种分布式协议，使得同时完全具备CAP三个属性，即1）该种协议下的副本始终是强一致性；2）服务始终是可用的；3）协议可以容忍任何网络分区异常；分布式系统协议只能在CAP这三者之前折中。
  （2）CAP理论的意义
  在于明确提出了不要妄图设计一种对CAP三大属性都完全拥有的完美系统，因为这种系统在理论上就已经被证明不存在。
  （3）协议分析
  a）Lease机制
  Lease机制牺牲了部分异常情况下的A，从而获得了完全的C和很好的P
  也就是说Lease机制不是在任何情况下都具有可用性，使用Lease机制的协议，在发生异常时，需要等待Lease超时才能收回Lease权限。然而，Lease的持有者可能在Lease超时前就已经出现异常而不能提供服务了，直到Lease超时这段时间内，系统服务的可用性都有问题。例如，如果用Lease决定Primary副本，Primary副本节点宕机后，只有待Lease超时才能选出新的primary副本，这段时间由于缺乏Primary副本是没有更新服务的。再者，Lease协议本身保证了对Lease约定的承诺在Lease颁发者和持有者之间是始终一致的。即使Lease持有者由于网络分化没有真正收到Lease，Lease颁发者也会在Lease时间内执行自己的承诺；而一致性Lease持有者收到了Lease，即使再出现网络分化，也无法影响双方对Lease承诺理解的一致性。最后，Lease协议引入了“时间”这一概念，使得在对抗网络分化上有其特别的优势，另外，Lease只需由颁发者向持有者通信，即使网络是单向的也不影响Lease协议的正常工作。
  b）Quorum机制
  一般的Quorum机制，总共有N个副本，成功更新W个副本则算成功提交，读取时读R个副本。该机制在CAP三大因素中都各做了折中，有一定的C，有较好的A，也有较好的P，是一种较为平衡的分布式协议。
  首先，读取R个副本时，可以保证读取到成功提交的版本，但无法保证读取到最新的成功提交版本，也就是，系统具有一定的一致性，却无法真正做到强一致性。再者，无论是更新W个副本、还是读取R个副本，协议可以允许部分副本异常而不影响更新或者读取服务。最后，只要能与W个副本通信就可以提供更新服务，能与R个副本通信就可以提供读操作，协议具有一定的容忍网络分化的能力。工程中，当使用3个副本时，可以将三个副本部署在三个不同的机房，只有同时出现两个机房的网络都异常时才会影响服务，这种情况的概率本身已经非常低了。
  c）两阶段提交协议
  两阶段提交协议具有完全的C，很糟糕的A，很糟糕的P。
  首先，两阶段提交协议保证了副本间是完全一致的，这也是协议的设计目的。再者，协议在一个节点出现异常时，就无法更新数据，其服务可用性较低。最后，一旦协调者与参与者之间网络分化，无法提供服务。
  d）Paxos协议
  同样是强一致性协议，Paxos在CAP三方面较之两阶段提交协议要优秀得多。Paxos协议具有完全的C，较好的A，较好的P。Paxos的A与P的属性与quorum机制类似，因为Paxos本身就具有Quorum机制的成分。
  Paxos协议是一种强一致性协议，再者，Paxos协议只有在两种情况下服务不可用：一是超过半数的Proposer异常，二是出现活锁。前者可通过增加Proposer的个数来降低由于Proposer异常影响服务的概率，后者本身发生的概率就极地。最后，只要能与超过半数的Proposer通信就可以完成协议流程，协议本身具有较好的容忍网络分区的能力。