ZooKeeper（六）-- CAP和BASE理论、ZAB协议

1、CAP理论和BASE理论

1.CAP理论

CAP理论，指的是在一个分布式系统中，不可能同时知足Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分区容错性）这三个基本需求，最多只能知足其中的两项。

对于分布式系统而言，分区容错性是一个最基本的要求，由于分布式系统中的组件必然须要部署到不通的节点，必然会出现子网络，在分布式系统中，网络问题是一定会出现的异常。所以分布式系统只能在C（一致性）和A（可用性）之间进行权衡。

• Consistency（一致性）：全部节点在同一时间具备相同的数据。
• Availability（可用性）：保证每一个请求无论成功或者失败都有响应。
• Partition Tolerance（分区容错性）：系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运做。

CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的知足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的知足两个。

2.BASE理论

BASE理论是指，Basically Available（基本可用）、Soft-state（ 软状态/柔性事务）、Eventual Consistency（最终一致性）。是基于CAP定理演化而来，是对CAP中一致性和可用性权衡的结果。

核心思想：即便没法作到强一致性，但每一个业务根据自身的特色，采用适当的方式来使系统达到最终一致性。

• Basically Available：基本可用，指分布式系统在出现故障的时候，容许损失部分可用性，保证核心可用。但不等价于不可用。
• Soft-state：软状态/柔性事务，即状态能够有一段时间的不一样步。
• Eventual consistency：最终一致性，系统中的全部数据副本通过必定时间后，最终可以达到一致的状态，不须要实时保证系统数据的强一致性。最终一致性是弱一致性的一种特殊状况。

BASE是反ACID的，它彻底不一样于ACID模型，牺牲强一致性，得到基本可用性和柔性可靠性并要求达到最终一致性。

BASE理论面向的是大型高可用可扩展的分布式系统，经过牺牲强一致性来得到可用性。

2、ZAB协议

1.ZAB协议概述

1.ZooKeeper并无彻底采用Paxos算法，而是使用了一种称为ZooKeeper Atomic Broadcast(ZAB,zookeeper原子消息广播协议)的协议做为其数据一致性的核心算法。

2.ZAB协议是为分布式协调服务zookeeper专门设计的一种支持崩溃恢复的原子广播协议。

3.在 ZooKeeper 中，主要依赖 ZAB 协议来实现分布式数据一致性，基于该协议，ZooKeeper 实现了一种主备模式的系统架构来保持集群中各个副本之间的数据一致性。

2.ZAB协议的两种基本模式

ZAB协议包含两种基本的模式，即崩溃恢复和消息广播。

当整个服务框架在启动过程当中，或是当 Leader 服务器出现网络中断、崩溃退出与重启等异常状况时， ZAB 协议就会进入恢复模式并选举产生新的 Leader 服务器。当选举产生了新的Leader 服务器同时集群中已经有过半的机器与该 Leader 服务器完成了状态同步以后，ZAB 协议就会退出恢复模式。

当集群中已经有过半的 Follower 服务器完成了和 Leader 服务器的状态同步，那么整个服务框架就能够进入消息广播模式了。当一台一样遵照 ZAB 协议的服务器启动后加入到集群中时，若是此时集群中已经存在一个 Leader 服务器在负责进行消息广播 ， 那么新加人的服务器就会自觉地进人数据恢复模式：找到 Leader 所在的服务器，并与其进行数据同步，而后一块儿参与到消息广播流程中去。
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