从ACID到CAP/BASE

ACID理论

所谓ACID指的是事务操作的四个基本特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability），简称事务的ACID特性。

原子性
事务的原子性是指事务必须是一个原子的操作序列单元，事务的各项操作在一次执行过程中，要么全部成功执行，要么全部不执行。即任何一项操作失败都将导致整个事务失败，同时其他已经执行的操作都将会被撤销回滚到最初状态。

一致性
事务的一致性就是说，事务的执行结果必须是使数据库从一个一致性状态转变到另一个一致性状态，当数据库只包含成功事务提交的结果时，就能说数据库处于一致性状态。

隔离性
事务的隔离性是指在并发环境当中，并发的事务相互不受干扰，不同的事务并发操作相同的数据是时，每个事务都有各自完整的数据空间。

持久性
事务的持久性是指一个事务一旦被提交，他对数据库中对应的数据状态变更就必须被永久的保存下来，即使发生宕机等故障，只要数据库能够被重新启动，数据状态依旧是被更新后的状态。

CAP理论

CAP是说，一个分布式系统不可能同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance）这三个基本需求，最多只能满足其中的两项。

一致性
在分布式环境中，各个分布式节点上的多个副本之间保持一致。如果一个被修改，则所有的都被修改。

可用性
可用性是指系统的服务必须一直处于可用状态，必须对用户的每一次请求，在有效的时间内返回结果。

分区容错性
分布式系统遇到任何网络分区故障的时候，仍然需要能够保证对外提供满足一致性和可用性的服务。

BASE理论

eBay的架构师Dan Pritchett源于对大规模分布式系统的实践总结，在ACM上发表文章提出BASE理论，BASE理论是对CAP理论的延伸，BASE是对CAP中一致性和可用性权衡的结果，核心思想是即使无法做到强一致性（Strong Consistency，CAP的一致性就是强一致性），但应用可以采用适合的方式达到最终一致性（Eventual Consitency）。

BASE是指基本可用（Basically Available）、软状态（ Soft State）、最终一致性（ Eventual Consistency）。

基本可用（Basically Available）

基本可用是指分布式系统在出现故障的时候，允许损失部分可用性，即保证核心可用。

电商大促时，为了应对访问量激增，部分用户可能会被引导到降级页面，服务层也可能只提供降级服务。这就是损失部分可用性的体现。

软状态（ Soft State）

软状态是指允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据至少会有三个副本，允许不同节点间副本同步的延时就是软状态的体现。mysql replication的异步复制也是一种体现。

最终一致性（ Eventual Consistency）

最终一致性是指系统中的所有数据副本经过一定时间后，最终能够达到一致的状态。弱一致性和强一致性相反，最终一致性是弱一致性的一种特殊情况。

ACID和BASE的区别与联系

ACID是传统数据库常用的设计理念，追求强一致性模型。BASE支持的是大型分布式系统，提出通过牺牲强一致性获得高可用性。

在分布式系统设计的场景中，系统组件对一致性要求是不同的，因此ACID和BASE又会结合使用。