開頭

Netty 作為當(dāng)前流行的 NIO 框架，在游戲、大數(shù)據(jù)通訊，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，大家熟知的 Dubbo，底層用的就是 Netty。尤其在高性能 RPC 方面，Netty 更是必不可少。然而，想要將 Netty 真正掌握并精通難度卻不小。一些學(xué)習(xí)者可能會(huì)遇到這些問題：

• 多線程編程、Socket 通信、TCP/IP 協(xié)議棧等知識(shí)掌握不扎實(shí)，學(xué)習(xí)過程比較吃力；
• 學(xué)習(xí)了不少理論知識(shí)，但真正跟具體項(xiàng)目結(jié)合在一起，解決實(shí)際問題時(shí)，又感覺比較棘手；
• 調(diào)用過程中遇到問題，不會(huì)定位，基本靠網(wǎng)上搜索，效率很低。

因此，如果沒有一個(gè)好的學(xué)習(xí)方法，抓不住重點(diǎn)，只靠閱讀源碼，既耗時(shí)又很難吃透，很容易半途而廢。

什么是 CAP

CAP 定理最初是由加州大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)家埃里克·布魯爾（Eric Brewer）在 2000 年的 ACM PODC 上提出的一個(gè)猜想，也因此被叫做布魯爾定理。后來在 2002 年，麻省理工學(xué)院的賽斯·吉爾伯特（Seth Gilbert）和南希·林奇（Nancy Lynch）發(fā)表了 CAP 定理的證明，讓它成為分布式系統(tǒng)領(lǐng)域公認(rèn)的一個(gè)定理。

CAP 定理指出了，在一個(gè)跨區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接，共享數(shù)據(jù)的分布式系統(tǒng)中，一致性（Consistency），可用性（Availability）和分區(qū)容錯(cuò)性（Partition Tolerance） 這三個(gè)約束屬性最終只能同時(shí)滿足二個(gè)。

下面是關(guān)于這三個(gè)屬性的簡(jiǎn)單描述：

• 一致性：客戶端進(jìn)行讀操作得到的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是最近一次寫入的數(shù)據(jù)，要求了對(duì)數(shù)據(jù)讀寫的強(qiáng)一致性。
• 可用性：客戶端的請(qǐng)求在限定時(shí)間內(nèi)總能從非故障的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)得到正常的響應(yīng)，其中不能有超時(shí)，不能出錯(cuò)如 502之類。
• 分區(qū)容錯(cuò)性：就是出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)現(xiàn)象，即節(jié)點(diǎn)間無(wú)法正常通信，數(shù)據(jù)同步出現(xiàn)延時(shí)等情況時(shí)，系統(tǒng)仍能繼續(xù)提供服務(wù)。

需要注意的是，CAP 描述了一個(gè)常規(guī)的分布式系統(tǒng)場(chǎng)景：有網(wǎng)絡(luò)連接，且數(shù)據(jù)跨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行共享。如果在整個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)只有一份，并且其他節(jié)點(diǎn)沒有對(duì)應(yīng)的副本，也不需要進(jìn)行跨節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)共享，這樣分布式系統(tǒng)就不是 CAP 關(guān)心的對(duì)象了，也談不上結(jié)合 CAP 定理去設(shè)計(jì)和實(shí)施。

深入認(rèn)識(shí) CAP

了解 CAP 基本概念之后，我們?cè)賮矸謩e對(duì) C，A，P 三個(gè)屬性進(jìn)一步學(xué)習(xí)下，加深對(duì) CAP 的理解。

C：一致性

這里的一致性從不同角度有著各自的描述方式，在分布式系統(tǒng)中表現(xiàn)是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是相同；而對(duì)于客戶端，表現(xiàn)是讀操作所得到的結(jié)果永遠(yuǎn)是最新寫入的。其中需要明確的是，對(duì)于分布式系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)來說，是可能出現(xiàn)某個(gè)時(shí)刻擁有不同的數(shù)據(jù)的情況：如果在某個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行原子性操作時(shí)，對(duì)于執(zhí)行過程中的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)跟其他節(jié)點(diǎn)就并不完全一致，只有原子性操作執(zhí)行完成后，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)才會(huì)繼續(xù)保持同步。比如常見的事務(wù)操作，只有事務(wù)提交后，客戶端才能讀取到事務(wù)寫入的數(shù)據(jù)，失敗則回滾為舊的數(shù)據(jù)，不會(huì)出現(xiàn)讀取事務(wù)中間寫入數(shù)據(jù)的情況。

一致性要求了在分布式環(huán)境下的操作要就像在單機(jī)上完成的一樣，當(dāng)客戶端發(fā)起寫請(qǐng)求時(shí)，收到寫請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)會(huì)及時(shí)響應(yīng)，并將更新的數(shù)據(jù)同步到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，保證數(shù)據(jù)一致性。具體的工作流程，如下所示：

客戶端向節(jié)點(diǎn) 1 發(fā)送寫操作，將數(shù)據(jù) X 更新為 1 ，

更新操作成功，系統(tǒng)將更新的數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn) 1 同步到節(jié)點(diǎn) 2，將節(jié)點(diǎn) 2 的舊數(shù)據(jù) X 也更新為 1。

客戶端再向節(jié)點(diǎn) 2 發(fā)送讀操作獲取數(shù)據(jù) X 時(shí)，就會(huì)得到 X 最新的值：1。

一致性強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致，這一點(diǎn)要求對(duì)于一些系統(tǒng)可以說是十分重要的。比如電商系統(tǒng)的庫(kù)存扣減，金融系統(tǒng)的轉(zhuǎn)賬扣款等場(chǎng)景，任何出現(xiàn)一致性的問題，都可能會(huì)造成很嚴(yán)重的后果。

A：可用性

介紹完一致性，再來看下可用性，雖然可用性概念相對(duì)簡(jiǎn)單，但重要程度跟一致性一樣。要讓系統(tǒng)滿足可用性，就是要保證無(wú)論除了所有節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的情況外，系統(tǒng)都能返回有效的響應(yīng)，允許響應(yīng)給客戶端是舊的數(shù)據(jù)，但不能出現(xiàn)響應(yīng)失敗，超時(shí)的情況。

可用性強(qiáng)調(diào)的是服務(wù)可用，但不保證數(shù)據(jù)的正確性。用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來描述分布式系統(tǒng)的可用性如下：允許客戶端向節(jié)點(diǎn) 1 或者節(jié)點(diǎn) 2 發(fā)起讀操作，當(dāng)其中某一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障了，不管節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)是否一致，只要有節(jié)點(diǎn)服務(wù)能收到請(qǐng)求，就響應(yīng) X 的值，這樣就說明這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)是滿足可用性。

在可用性的描述，還值得一提的是關(guān)于什么算有效的響應(yīng)。要返回有效的響應(yīng)，不能超時(shí)，也不能出錯(cuò)，結(jié)果不一定是正確的，比如返回了舊數(shù)據(jù)，但是客戶端接收到后是能進(jìn)行正常業(yè)務(wù)處理的。

P：分區(qū)容錯(cuò)性

講完 C 和 A 之后，最后再講一下 P： 分區(qū)容錯(cuò)性。由于分布式系統(tǒng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)往往部署在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行相互通信，就難免出現(xiàn)一些網(wǎng)絡(luò)故障，如網(wǎng)絡(luò)丟包，網(wǎng)絡(luò)消息延遲，網(wǎng)絡(luò)中斷等情況，會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)間的通信出現(xiàn)問題，數(shù)據(jù)同步操作無(wú)法完成，分區(qū)容錯(cuò)性就要求了系統(tǒng)即使在網(wǎng)絡(luò)分區(qū)出現(xiàn)的情況下，能仍繼續(xù)對(duì)客戶端提供服務(wù)。

因?yàn)榉植际较到y(tǒng)與單機(jī)不同，它涉及到了多節(jié)點(diǎn)間的通信和數(shù)據(jù)交互，避免不了網(wǎng)絡(luò)問題，如果沒有分區(qū)容錯(cuò)性，就意味著系統(tǒng)不允許出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的通信出現(xiàn)任何錯(cuò)誤，錯(cuò)誤就意味著系統(tǒng)不可用，這在絕大數(shù)系統(tǒng)中無(wú)法接受的。因此對(duì)節(jié)點(diǎn)間的分區(qū)故障容錯(cuò)是必須要考慮的，也是 CAP 定理中分區(qū)容錯(cuò)性通常首先要保證的原因。

如何應(yīng)用 CAP 定理

了解完 CAP 定理的一致性（C），可用性（A）和分區(qū)容錯(cuò)性（P）之后，我們?cè)賮砜聪氯绾问褂眠@個(gè)定理。CAP 定理指明了 C，A，P三個(gè)屬性無(wú)法同時(shí)滿足，而在必有網(wǎng)絡(luò)交互和數(shù)據(jù)同步的情況下，就一定會(huì)有延遲和數(shù)據(jù)丟失的情況，對(duì)于這種情況我們又必須接受且保證系統(tǒng)不能掛掉。所以分區(qū)容錯(cuò)性是必須要保證的，剩下的就是在一致性 （C）和可用性（A）之間做選擇了。選擇了一致性，保證數(shù)據(jù)正確性，但也意味系統(tǒng)可能存在不可用的情況；而選擇可用性，保證服務(wù)的高可用，但也意味數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)不一致性的情況。接下來就探討下應(yīng)用采用 CP 架構(gòu)，AP 架構(gòu)所各自的特點(diǎn)，以及如何根據(jù)不同的分布式場(chǎng)景選擇適合的架構(gòu)策略。

CP

對(duì)于 CP 架構(gòu)的分布式系統(tǒng)來說，為了保證一致性，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)后，如果節(jié)點(diǎn) 1 上數(shù)據(jù) X 已經(jīng)更新為 2，但由于節(jié)點(diǎn) 間數(shù)據(jù)同步的通道已經(jīng)中斷，節(jié)點(diǎn) 1 數(shù)據(jù)無(wú)法同步到節(jié)點(diǎn) 2，節(jié)點(diǎn) 2 上的數(shù)據(jù) X 還是 1。此時(shí)如果客戶端訪問節(jié)點(diǎn) 2 的數(shù)據(jù) X，節(jié)點(diǎn) 2 就需要返回錯(cuò)誤，提示系統(tǒng)發(fā)生了錯(cuò)誤，直到節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)保持同步。當(dāng)然這樣的處理方式明顯違背了可用性的要求，因此在 CAP 定理只能滿足 CP。

如果一個(gè)分布式場(chǎng)景需要很強(qiáng)的一致性，或者能容忍系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)響應(yīng)但是數(shù)據(jù)要保持一致的情況，就比較適合使用 CP 架構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的分布式系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)分區(qū)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法同步情況，就要犧牲系統(tǒng)的可用性，直到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)達(dá)到一致后再響應(yīng)。在開源社區(qū)中采用 CP 架構(gòu)的應(yīng)用不少，比如 Redis，HBase，MongoDB，ZooKeeper，Etcd，Consul 等都是放棄了一定可用性而選擇 CP 屬性。

AP

如果采用 AP 架構(gòu)設(shè)計(jì)的分布式系統(tǒng)，為了保證可用性，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)發(fā)生后，同樣節(jié)點(diǎn) 1 上數(shù)據(jù) X 已經(jīng)更新為 2，但由于節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)同步的通道已經(jīng)中斷，節(jié)點(diǎn) 1 數(shù)據(jù)無(wú)法同步到節(jié)點(diǎn) 2，節(jié)點(diǎn) 2 上的數(shù)據(jù) X 還是 1。這是客戶端訪問節(jié)點(diǎn) 2 獲取數(shù)據(jù) X 時(shí)，收到是正常的響應(yīng)，舊數(shù)據(jù) X = 1，而實(shí)際上當(dāng)前最新的數(shù)據(jù) X 已經(jīng)是 2 了，這里就不滿足一致性的要求了，因此在 CAP 定理只能滿足 AP。

同樣適合 AP 的場(chǎng)景有很多，比如一些查詢系統(tǒng)，電商系統(tǒng)的商品查詢等，大多數(shù)為了保證系統(tǒng)的可用性，而犧牲一定的數(shù)據(jù)一致性，這樣也保證了用戶體驗(yàn)，在開源界中采用 AP 模型的典型應(yīng)用有 Eurka，Cassandra。

必須三選二嗎

提到了 CAP 定理，大多數(shù)人都認(rèn)為無(wú)論什么情況，分布式系統(tǒng)只能在 C 和 A 中選擇一個(gè)。但這里的前提是系統(tǒng)發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)分區(qū)情況，如果系統(tǒng)沒有發(fā)生網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的情況，也就是說 P 不存在的時(shí)候，我們就沒有必要放棄 C 或者 A，因此進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該考慮沒有分區(qū)情況下如何保證 CA。除此之外，一個(gè)分布式系統(tǒng)不一定只能從 AP 與 CP 中做選擇，內(nèi)部不同模塊所應(yīng)對(duì)的場(chǎng)景也不同，完全有可能是一個(gè)模塊采用 AP 架構(gòu)，另一個(gè)模塊采用 CP 架構(gòu)。作為優(yōu)秀的架構(gòu)師，不應(yīng)該受到大多數(shù)人對(duì) CAP 定理所認(rèn)識(shí)的局限，設(shè)計(jì)出符合自身業(yè)務(wù)場(chǎng)景的分布式系統(tǒng)才是重中之重。

總結(jié)

雖然我個(gè)人也經(jīng)常自嘲，十年之后要去成為外賣專員，但實(shí)際上依靠自身的努力，是能夠減少三十五歲之后的焦慮的，畢竟好的架構(gòu)師并不多。

架構(gòu)師，是我們大部分技術(shù)人的職業(yè)目標(biāo)，一名好的架構(gòu)師來源于機(jī)遇(公司)、個(gè)人努力(吃得苦、肯鉆研)、天分(真的熱愛)的三者協(xié)作的結(jié)果，實(shí)踐+機(jī)遇+努力才能助你成為優(yōu)秀的架構(gòu)師。

如果你也想成為一名好的架構(gòu)師，那或許這份Java成長(zhǎng)筆記你需要閱讀閱讀，希望能夠?qū)δ愕穆殬I(yè)發(fā)展有所幫助。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的小白看完都会了！mysql面试题sql语句的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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