一致性模型

模型

Store: 一个黑盒用以提供数据可用性, 以及数据持久性

A/B/C: 三个相互独立的Process, 对Store有读写操作

一致性

强一致性

当A写入到Store后, 之后的A,B,C的读操作都将返回最新值

弱一致性

当A写入到Store后, Store不能保证A,B,C的读操作都将返回最新值.

最终一致性

最终一致性是弱一致性的一种特例。

假如 A 首先 write 了一个值到存储系统，存储系统保证如果在 A,B,C 后续读取之前没有其它写操作更新同样的值的话，最终所有的读取操作都会读取到最 A 写入的最新值。

此种情况下，如果没有失败发生的话，“不一致窗口”的大小依赖于以下的几个因素：交互延迟，系统的负载，以及复制技术中 replica 的个数（这个可以理解为 master/salve 模式中，salve 的个数）。

视角

1. 数据一致性
2. 事务一致性

数据一致性

为了避免设备与网络的不可靠带来的影响，通常会存储多个数据副本。

逻辑上的一份数据同时存储在多个物理副本上，自然带来了数据一致性问题。

• 状态一致性是指，数据所处的客观、实际状态所体现的一致性.
• 操作一致性是指，外部用户通过协议约定的操作，能够读取到的数据一致性.

状态一致性

严格一致性

要求任何写操作都能立刻同步到其他所有进程，任何读操作都能读取到最新的修改。

要实现这一点，要求存在一个全局时钟，也就是说每台服务器的时间都完全一致，但在分布式场景下很难做到。

之所以需要全局时钟是为了定义顺序, 即数据同步和读操作的顺序, 在任意一个进程都是一致的, 而这种能力只能通过全局时钟来实现.

所以，严格一致性在实际生产环境中目前无法实现。

顺序一致性

所有的进程以相同的顺序看到所有的修改。

读操作未必能及时得到此前其他进程对同一数据的写更新，但是每个进程读到的该数据的不同值的顺序是一致的。

比起严格一致性, 顺序一致性的特点是: 只要能够保证在任意进程上的写操作是有顺序即满足.

因果一致性

因果一致性（Causal Consistency）是分布式系统中一种比较弱的一致性模型。

它不要求系统全局的严格一致性，而是确保如果一个操作在因果关系上先于另一个操作，那么所有的进程在更新数据时，都应该保证这种先后顺序。

换句话说，因果一致性能确保因果相关的操作的顺序，但对于因果无关的操作则不做此保证。

例如，在社交网络中，一个用户发表了一条状态更新（事件A），随后另一个用户对这条状态进行了评论（事件B）。因为评论是对状态更新的直接响应，所以事件B因果依赖于事件A。在因果一致性模型下，任何观察到事件B的进程，也必须能够观察到事件A。但是，如果有一个第三个事件C，它与A和B都不具有因果关系（比如另一个用户在不同的话题上发表了一个不相关的帖子），那么C的发生与A和B的先后顺序在因果一致性模型下是不受限制的。也就是说，不同用户可能会以不同的顺序看到这些不相关的事件。

这里是一个更加具体的例子：

1. 用户1在论坛帖子中提出了一个问题（事件A）。
2. 用户2看到了这个问题，并发表了自己的回答（事件B）。
3. 用户3看到回答后，对该回答进行了点赞（事件C）。

在因果一致性模型中，事件C因果依赖于事件B（用户3必须看到回答才能点赞），而事件B因果依赖于事件A（用户2必须看到问题才能回答）。因此，任何观察到事件C的用户，必须先看到事件B，再看到事件A，以此来维持因果顺序。但是，如果另外有一个用户4同时在另外一个不相关的帖子上发表了一个评论（事件D），那么其他用户看到事件D的顺序就不受这个因果关系的约束，可能在A、B、C之前或之后。

操作一致性

单调读一致性

如果一个进程读取数据项 a 的值，那么该进程对 a 执行的任何后续读操作，总是得到第一次读取的那个值或更新的值。

这个比较容易理解，说白了，就是不能读到新数据后，再读到比这个数据还旧的数据；

如果没读到新数据，一直读的还是旧数据，单调读一致性并不关心这个问题。

单调写一致性

一个进程对数据项 a 执行的写操作，必须在该进程对 a 执行任何后续写操作前完成。

这个很容易满足，注意这里是一个进程，所有的写操作都是顺序的。(这也是为什么要有全局时钟)

即写操作是有顺序的, 先发生的写总是在后发生的写之前.

写后读一致性

一个进程对数据项 a 执行一次写操作的结果，总是会被该进程对 a 执行的后续读操作看见。

这个比较常见，比如数据库采用 Master-Slave 结构部署时，写完 Master 数据库，如果从 Slave 读取，有可能读不到，就不满足写后读一致性了。

读后写一致性

同一进程对数据项 a 执行的读操作之后的写操作，保证发生在与 a 读取值相同或比其更新的值上。

这个问题经常出现的场景是，如果数据存储了多个副本，因为没有及时同步，在第一个副本上读了数据，去第二个副本上写，出现不一致的情况。

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