1. 分布式基础

1.1 什么是分布式系统

分布式系统是由多个独立计算机节点组成的系统，这些节点通过网络通信，共同完成特定的任务。分布式系统是为了解决单机系统在性能、可用性、可扩展性方面的限制而出现的。

分布式系统的特征：

分布性：节点分布在不同的物理位置
并发性：多个节点可以并发执行任务
无全局时钟：节点间没有统一的时间基准
异步通信：节点间通过消息传递进行通信
故障独立性：单个节点故障不会导致整个系统崩溃

1.2 分布式系统的核心问题

问题	描述	解决方案
通信	节点间如何高效、可靠地通信	RPC、消息队列
一致性	多节点数据如何保持一致	分布式事务、一致性协议
可用性	系统在部分故障时是否可用	副本、故障转移
分区容错	网络分区时系统如何应对	CAP、BASE 理论

1.3 CAP 理论

graph TB
    A[CAP 理论] --> B[Consistency 一致性]
    A --> C[Availability 可用性]
    A --> D[Partition Tolerance 分区容错]
    B --> E[所有节点数据同一时间完全一致]
    C --> F[每次请求都能获取到响应]
    D --> G[系统在网络分区时仍能运行]

    H[分布式系统] --> I[AP: 可用性 + 分区容错]
    H --> J[CP: 一致性 + 分区容错]
    H --> K[CA: 一致性 + 可用性]

CAP 三要素详解：

要素	说明	示例
一致性	所有节点在同一时间看到的数据相同	主从复制同步
可用性	每次请求都能获取到响应（不保证数据是最新的）	缓存系统
分区容错	系统在网络分区时仍能运行	分布式数据库

CAP 不可能三角：分布式系统最多只能同时满足其中两个特性，必须在一致性和可用性之间做权衡。

CAP 组合选择：

组合	特点	适用场景
CP	保证一致性，牺牲可用性	金融系统、支付系统
AP	保证可用性，牺牲一致性	社交网络、内容分发
CA	不考虑分区容错（单机系统）	传统关系型数据库

1.4 BASE 理论

BASE 是对 CAP 中 AP 策略的延伸，强调的是最终一致性。