CAP原则

介绍

CAP原则是NOSQL数据库的基石。Consistency（一致性）。 Availability（可用性）。

Partitiontolerance（分区容错性）。

理论

分布式系统的CAP理论：理论首先把分布式系统中的三个特性进行了如下归纳： ● 一致性（C）：在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（等同于所有节点访问同一份最新的数据副本）

● 可用性（A）：在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求。（对数据更新具备高可用性）

● 分区容错性（P）：以实际效果而言，分区相当于对通信的时限要求。系统如果不能在时限内达成数据一致性，就意味着发生了分区的情况，必须就当前操作在C和A之间做出选择。

与可用的决择

CAP理论就是说在分布式存储系统中，最多只能实现上面的两点。而由于当前的网络硬件肯定会出现延迟丢包等问题，所以分区容忍性是我们必须需要实现的。所以我们只能在一致性和可用性之间进行权衡，没有NoSQL系统能同时保证这三点。

对于web2.0网站来说，关系数据库的很多主要特性却往往无用武之地

1. 数据库事务一致性需求 　　很多web实时系统并不要求严格的数据库事务，对读一致性的要求很低，有些场合对写一致性要求并不高。允许实现最终一致性。

2. 数据库的写实时性和读实时性需求 对关系数据库来说，插入一条数据之后立刻查询，是肯定可以读出来这条数据的，但是对于很多web应用来说，并不要求这么高的实时性，比方说发一条消息之后，过几秒乃至十几秒之后，我的订阅者才看到这条动态是完全可以接受的。

3. 对复杂的SQL查询，特别是多表关联查询的需求 　　任何大数据量的web系统，都非常忌讳多个大表的关联查询，以及复杂的数据分析类型的报表查询，特别是SNS类型的网站，从需求以及产品设计角度，就避免了这种情况的产生。往往更多的只是单表的主键查询，以及单表的简单条件分页查询，SQL的功能被极大的弱化了。

与NoSQL的关系

传统的关系型数据库在功能支持上通常很宽泛，从简单的键值查询，到复杂的多表联合查询再到事务机制的支持。而与之不同的是，NoSQL系统通常注重性能和扩展性，而非事务机制（事务就是强一致性的体现） 。 传统的SQL数据库的事务通常都是支持ACID的强事务机制。A代表原子性，即在事务中执行多个操作是原子性的，要么事务中的操作全部执行，要么一个都不执行;C代表一致性，即保证进行事务的过程中整个数据加的状态是一致的，不会出现数据花掉的情况;I代表隔离性，即两个事务不会相互影响，覆盖彼此数据等;D表示持久化，即事务一旦完成，那么数据应该是被写到安全的，持久化存储的设备上（比如磁盘）。 NoSQL系统仅提供对行级别的原子性保证，也就是说同时对同一个Key下的数据进行的两个操作，在实际执行的时候是会串行的执行，保证了每一个Key-Value对不会被破坏。

与BASE的关系

BASE就是为了解决关系数据库强一致性引起的问题而引起的可用性降低而提出的解决方案。

BASE是下面三个术语的缩写：

· 基本可用（Basically Available）

· 软状态（Soft state）

· 最终一致（Eventuallyconsistent）

1. 目前最快的KV数据库,10W次/S, 满足了高可用性。

2. Redis的k-v上的v可以是普通的值（基本操作：get/set/del） v可以是数值（除了基本操作之外还可以支持数值的计算） v可以是数据结构比如基于链表存储的双向循环list（除了基本操作之外还可以支持数值的计算，可以实现list的二头pop,push）。如果v是list，可以使用redis实现一个消息队列。如果v是set,可以基于redis实现一个tag系统。与mongodb不同的地方是后者的v可以支持文档，比如按照json的结构存储。redis也可以对存入的Key-Value设置expire时间。

3. Redis的v的最大远远超过memcache。这也是实现消息队列的一个前提。